Sao siêu mới là những vụ nổ sao khủng khiếp có thể nhìn thấy trong khắp vũ trụ. Sao siêu mới loại Ia là một loại vụ nổ sao tương đối đồng đều, nên các nhà nghiên cứu sử dụng chúng làm “ngọn nến chuẩn” để quan sát sự tăng tốc giãn nở của vũ trụ. Tuy nhiên, lâu nay người ta biết rằng chúng biểu hiện sự biến thiên đáng kể trong phổ của chúng và nguồn gốc của những khác biệt đó vẫn chưa được hiểu rõ.
Xem thêm: Giải Nobel Vật lý năm 2011 cho những nhà tiên phong của nghiên cứu vật chất tối.
Minh họa cấu trúc của một sao siêu mới Ia. Tro tàn của những pha đầu tiên của vụ nổ, ngay khi kích ngòi (màu vàng), lệch so với tâm của vật chất phóng vọt ra. Tùy thuộc vào nơi chúng ta quan sát sao siêu mới, nó sẽ có những tính chất phổ khác nhau.
Hiện nay, các nhà khoa học ở Viện Niels Bohr, đã giải được bí ẩn trên. Họ đã chứng minh rằng các sao siêu mới đang bùng nổ phi đối xứng và sự khác biệt diện mạo của chúng đơn giản là do hướng chúng ta quan sát chúng. Các kết quả trên được công bố trên tạp chí khoa học Nature.
Sao siêu mới loại Ia giữ một vai trò quan trọng trong vũ trụ học vì chúng có thể dùng để đo khả năng trong vũ trụ. Mặc dù chúng không phải là những ‘ngọn nến chuẩn’ hoàn hảo (độ sáng của chúng có thể biến thiên lên tới 50%), nhưng chúng vẫn có thể làm chuẩn dựa trên kiến thức rằng các sao siêu mới sáng nhất mờ đi chậm hơn, còn các sao sáng yếu hơn thì mờ đi nhanh hơn.
Hiện nay, có một sự nhất trí rộng rãi là tính tương đối đồng nhất của các sao siêu mới loại Ia là do chúng có cùng nguồn gốc, đó là một sao lùn trắng trong một hệ sao đôi, trong đó hai ngôi sao quay tròn xung quanh nhau. Sao lùn trắng là loại sao mà mặt trời của chúng ta sẽ trở thành như vậy lúc kết thúc cuộc đời của nó khi nó đã cạn kiệt hydrogen. Sao lùn trắng đó hấp thụ vật chất tuôn ra từ ngôi sao đồng hành của nó và khi nó đạt tới 1,4 lần khối lượng mặt trời thì nó nổ thành một sao siêu mới.
Tuy nhiên, câu chuyện thật sự xảy ra thì phức tạp hơn. Các sao siêu mới mờ đi theo kiểu giống nhau có thể biểu hiện hành trạng hơi khác nhau ở mức độ nhanh mà vật chất đang giãn nở của chúng dần chậm lại (cái gọi là gradient vận tốc). Thực tế này đã làm tăng thêm các nghi ngờ về việc các sao siêu mới loại Ia có thể dùng làm những ngọn nến chuẩn vũ trụ hay không.
“Và với các nghiên cứu chi tiết mới, hiện nay chúng tôi chỉ ra được rằng gradient vận tốc đó liên hệ chặt chẽ với các sao siêu mới đang bùng nổ phi đối xứng này”, theo nhà thiên văn vật lí Jesper Sollerman làm việc tại Trung tâm Vũ trụ Tối thuộc Viện Niels Bohr ở Đại học Copenhagen.
Các nghiên cứu mới của một đội khoa học quốc tế bao gồm Keiichi Maeda, Đại học Tokyo, và Giorgos Leloudas, Jesper Sollerman và Max Stritzinger ở Trung tâm Vũ trụ Tối đã chứng tỏ rằng gradient vận tốc đó liên hệ chặt chẽ với một đặc điểm phi đối xứng của các vụ nổ của các sao siêu mới này.
“Cái chúng tôi có thể thấy là bản chất biến thiên của các sao siêu mới có thể giải thích bởi một vụ nổ bất đối xứng, trong đó sự kích ngòi xảy ra từ chính giữa lan ra ngoài. Cho nên, những diện mạo khác nhau của các sao siêu mới đơn giản là phụ thuộc vào điểm nhìn mà chúng được quan sát”, Giorgos Leloudas giải thích.
Trong khi đã có các dấu hiệu từ những quan sát trước đây của sao siêu mới loại Ia là chúng có thể phát nổ phi đối xứng, nhưng đây là lần đầu tiên nó được chứng minh một cách thuyết phục bởi các nghiên cứu thực nghiệm khảo sát các vùng lõi sao siêu mới. Các nhà nghiên cứu đã quan sát các sao siêu mới trong những giai đoạn muộn, nơi người ta có thể nhìn sâu vào phần bên trong của chúng và điều này xác nhận rằng chúng thật sự phát nổ phi đối xứng.
“Ngoài việc cho chúng ta cái nhìn sâu sắc mới vào cách thức những ngôi sao này phát nô và giải được bài toán đi cùng với những diện mạo khác nhau của chúng, các kết quả trên còn là tin tức tốt lành cho việc sử dụng sao siêu mới làm ngọn nến chuẩn. Nếu chúng ta quan sát đủ số lượng sao siêu mới, thì các sai lệch khỏi những góc đó sẽ bị san bằng”, kết luận của ba nhà nghiên cứu ở Viện Niels Bohr: Giorgos Leloudas, Jesper Sollerman và Max Stritzinger.
- Nguyễn Vi Na (theo PhysOrg.com)
