Các nhà thiên văn học đã giải mã được trường hợp tín hiệu vô tuyến lặp lại bí ẩn vốn là một bí ẩn kể từ khi nó được phát hiện vào năm ngoái.
Nhóm nghiên cứu đã theo dõi tín hiệu này ngược về một hệ sao đôi kỳ lạ chứa một ngôi sao chết hoặc "sao lùn trắng" và một sao lùn đỏ đồng hành. Xung vô tuyến lặp lại sau mỗi 2 giờ và lần đầu tiên được phát hiện cách đây một thập kỷ. Nó đến từ hướng của chòm sao Bắc Đẩu.
Nghiên cứu mới này chỉ ra rằng nguyên nhân của tín hiệu vô tuyến lặp lại này là từ trường của sao lùn trắng và sao lùn đỏ đồng hành của nó va chạm với nhau trong hệ sao đôi chặt chẽ này, được gọi là ILTJ1101.
Trước đây, các vụ nổ vô tuyến chu kỳ dài như thế này chỉ được truy tìm ngược lại các sao neutron, nghĩa là công trình này đặt ra một góc nhìn hoàn toàn mới về nguồn gốc của chúng.
"Có một số sao neutron có từ tính cao, hay sao từ, được biết là phát ra các xung vô tuyến với chu kỳ vài giây", thành viên nhóm nghiên cứu và nhà vật lý thiên văn học của Northwestern Charles Kilpatrick cho biết trong một tuyên bố. "Một số nhà vật lý thiên văn cũng lập luận rằng các nguồn có thể phát ra các xung ở các khoảng thời gian đều đặn vì chúng đang quay, vì vậy chúng ta chỉ nhìn thấy phát xạ vô tuyến khi nguồn quay về phía chúng ta.
"Bây giờ, chúng ta biết ít nhất một số xung vô tuyến chu kỳ dài đến từ các sao đôi. Chúng tôi hy vọng điều này sẽ thúc đẩy các nhà thiên văn học vô tuyến xác định vị trí các lớp nguồn mới có thể phát sinh từ các sao neutron hoặc sao đôi từ trường."
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên vào thứ tư (ngày 12 tháng 3).
Xung này lần đầu tiên xuất hiện trong dữ liệu LOFAR vào năm 2015 và sau khi phát hiện ra xung đầu tiên, de Ruiter đã tìm thấy thêm sáu xung nữa từ cùng một nguồn.
Những tia sóng vô tuyến này có thể kéo dài từ vài giây đến vài phút. Mặc dù có sự khác biệt về thời lượng, các xung lặp lại đều đặn, cứ hai giờ một lần.
Các xung này có một số điểm tương đồng với một hiện tượng vũ trụ được gọi là "bùng phát vô tuyến nhanh" hay FRB", nhưng hiếm hơn nhiều.
"Các xung vô tuyến rất giống với FRB, nhưng mỗi xung có độ dài khác nhau", Kilpatrick cho biết. "Các xung này có năng lượng thấp hơn nhiều so với FRB và thường kéo dài trong vài giây, trái ngược với FRB, chỉ kéo dài vài mili giây.
"Vẫn còn một câu hỏi lớn là liệu có một chuỗi liên tục các vật thể giữa các xung vô tuyến chu kỳ dài và FRB hay chúng là những quần thể riêng biệt."
Nhóm nghiên cứu muốn biết nguồn gốc của các xung vô tuyến đều đặn này là gì, vì vậy họ đã tiến hành các cuộc điều tra tiếp theo với Đài quan sát Kính viễn vọng đa gương (MMT) ở Arizona và Đài quan sát McDonald ở Texas.
Điều này cho thấy nguồn gốc của các xung là hai ngôi sao nằm cách Trái đất khoảng 1.600 năm ánh sáng đang xung nhịp đồng bộ. Hai ngôi sao này quay quanh nhau sau mỗi 125,5 phút.
Sau đó, các nhà nghiên cứu tiếp tục điều tra hệ thống trong một chu kỳ kéo dài hai giờ bằng cách sử dụng MMT để khám phá bản chất thực sự của hệ thống này.
"Các vạch quang phổ trong dữ liệu này cho phép chúng tôi xác định rằng ngôi sao lùn đỏ đang di chuyển qua lại rất nhanh với cùng chu kỳ hai giờ chính xác như các xung vô tuyến", Kilpatrick cho biết. "Đó là bằng chứng thuyết phục cho thấy sao lùn đỏ nằm trong hệ sao đôi."
Sự dao động qua lại của ngôi sao này dường như là kết quả của lực hấp dẫn kéo một người bạn đồng hành hầu như không nhìn thấy được trong ILTJ1101 vào nó. Sự thay đổi của chuyển động đã tiết lộ cho nhóm nghiên cứu khối lượng của người bạn đồng hành rất mờ nhạt này.
Điều này cho phép họ xác định rằng đó là một sao lùn trắng, một tàn dư của sao được tạo ra khi một ngôi sao có khối lượng khoảng bằng mặt trời đạt đến cuối vòng đời và sụp đổ trong khi các lớp bên ngoài của nó bị đẩy ra.
"Trong hầu hết mọi trường hợp, khối lượng của nó và thực tế là nó quá mờ để nhìn thấy có nghĩa là nó phải là một sao lùn trắng", Kilpatrick giải thích. "Điều này xác nhận giả thuyết hàng đầu về nguồn gốc sao lùn trắng đôi và là bằng chứng trực tiếp đầu tiên mà chúng ta có về các hệ thống tiền thân của các xung vô tuyến chu kỳ dài."
Các câu chuyện liên quan:
— Các nhà thiên văn học phát hiện ra kỷ lục về 25 'chớp vô tuyến nhanh' lặp lại mới
— Chớp vô tuyến phá kỷ lục có thể giúp chúng ta tìm ra vật chất còn thiếu của vũ trụ
— 'Chớp vô tuyến nhanh' ngắn nhất từng được phát hiện chỉ kéo dài 1 phần triệu giây
Các nhà thiên văn học hiện đang có kế hoạch nghiên cứu các bức xạ cực tím năng lượng cao của ILTJ1101. Điều này có thể tiết lộ nhiệt độ của sao lùn trắng và các chi tiết bổ sung của các sao đôi sao lùn đỏ/sao lùn trắng như thế này.
"Thật tuyệt khi thêm những mảnh ghép mới vào câu đố", trưởng nhóm de Ruiter cho biết. "Chúng tôi đã làm việc với các chuyên gia từ mọi lĩnh vực thiên văn học.
"Với các kỹ thuật và quan sát khác nhau, chúng tôi đã tiến gần hơn một chút đến giải pháp từng bước một".
Nhóm nghiên cứu đã theo dõi tín hiệu này ngược về một hệ sao đôi kỳ lạ chứa một ngôi sao chết hoặc "sao lùn trắng" và một sao lùn đỏ đồng hành. Xung vô tuyến lặp lại sau mỗi 2 giờ và lần đầu tiên được phát hiện cách đây một thập kỷ. Nó đến từ hướng của chòm sao Bắc Đẩu.
Nghiên cứu mới này chỉ ra rằng nguyên nhân của tín hiệu vô tuyến lặp lại này là từ trường của sao lùn trắng và sao lùn đỏ đồng hành của nó va chạm với nhau trong hệ sao đôi chặt chẽ này, được gọi là ILTJ1101.
Trước đây, các vụ nổ vô tuyến chu kỳ dài như thế này chỉ được truy tìm ngược lại các sao neutron, nghĩa là công trình này đặt ra một góc nhìn hoàn toàn mới về nguồn gốc của chúng.
"Có một số sao neutron có từ tính cao, hay sao từ, được biết là phát ra các xung vô tuyến với chu kỳ vài giây", thành viên nhóm nghiên cứu và nhà vật lý thiên văn học của Northwestern Charles Kilpatrick cho biết trong một tuyên bố. "Một số nhà vật lý thiên văn cũng lập luận rằng các nguồn có thể phát ra các xung ở các khoảng thời gian đều đặn vì chúng đang quay, vì vậy chúng ta chỉ nhìn thấy phát xạ vô tuyến khi nguồn quay về phía chúng ta.
"Bây giờ, chúng ta biết ít nhất một số xung vô tuyến chu kỳ dài đến từ các sao đôi. Chúng tôi hy vọng điều này sẽ thúc đẩy các nhà thiên văn học vô tuyến xác định vị trí các lớp nguồn mới có thể phát sinh từ các sao neutron hoặc sao đôi từ trường."
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên vào thứ tư (ngày 12 tháng 3).
Đào một ngôi sao chết
Trưởng nhóm Iris de Ruiter từ Đại học Sydney ở Úc lần đầu tiên phát hiện ra tín hiệu này 2024 khi cô đang tìm kiếm dữ liệu lưu trữ được thu thập bởi Mảng tần số thấp (LOFAR). LOFAR là kính viễn vọng vô tuyến lớn nhất hoạt động ở tần số thấp nhất có thể phát hiện được từ Trái đất.Xung này lần đầu tiên xuất hiện trong dữ liệu LOFAR vào năm 2015 và sau khi phát hiện ra xung đầu tiên, de Ruiter đã tìm thấy thêm sáu xung nữa từ cùng một nguồn.
Những tia sóng vô tuyến này có thể kéo dài từ vài giây đến vài phút. Mặc dù có sự khác biệt về thời lượng, các xung lặp lại đều đặn, cứ hai giờ một lần.
Các xung này có một số điểm tương đồng với một hiện tượng vũ trụ được gọi là "bùng phát vô tuyến nhanh" hay FRB", nhưng hiếm hơn nhiều.
"Các xung vô tuyến rất giống với FRB, nhưng mỗi xung có độ dài khác nhau", Kilpatrick cho biết. "Các xung này có năng lượng thấp hơn nhiều so với FRB và thường kéo dài trong vài giây, trái ngược với FRB, chỉ kéo dài vài mili giây.
"Vẫn còn một câu hỏi lớn là liệu có một chuỗi liên tục các vật thể giữa các xung vô tuyến chu kỳ dài và FRB hay chúng là những quần thể riêng biệt."
Nhóm nghiên cứu muốn biết nguồn gốc của các xung vô tuyến đều đặn này là gì, vì vậy họ đã tiến hành các cuộc điều tra tiếp theo với Đài quan sát Kính viễn vọng đa gương (MMT) ở Arizona và Đài quan sát McDonald ở Texas.
Điều này cho thấy nguồn gốc của các xung là hai ngôi sao nằm cách Trái đất khoảng 1.600 năm ánh sáng đang xung nhịp đồng bộ. Hai ngôi sao này quay quanh nhau sau mỗi 125,5 phút.
Sau đó, các nhà nghiên cứu tiếp tục điều tra hệ thống trong một chu kỳ kéo dài hai giờ bằng cách sử dụng MMT để khám phá bản chất thực sự của hệ thống này.
Ngôi sao chết đang dùng từ trường quất vào ngôi sao đồng hành của nó
Các quan sát chi tiết của nhóm nghiên cứu cho phép họ theo dõi chuyển động của hệ thống một cách chi tiết trong khi thu thập thông tin từ ngôi sao lùn đỏ bằng cách phân tích ánh sáng của nó thành các bước sóng hoặc quang phổ khác nhau."Các vạch quang phổ trong dữ liệu này cho phép chúng tôi xác định rằng ngôi sao lùn đỏ đang di chuyển qua lại rất nhanh với cùng chu kỳ hai giờ chính xác như các xung vô tuyến", Kilpatrick cho biết. "Đó là bằng chứng thuyết phục cho thấy sao lùn đỏ nằm trong hệ sao đôi."
Sự dao động qua lại của ngôi sao này dường như là kết quả của lực hấp dẫn kéo một người bạn đồng hành hầu như không nhìn thấy được trong ILTJ1101 vào nó. Sự thay đổi của chuyển động đã tiết lộ cho nhóm nghiên cứu khối lượng của người bạn đồng hành rất mờ nhạt này.
Điều này cho phép họ xác định rằng đó là một sao lùn trắng, một tàn dư của sao được tạo ra khi một ngôi sao có khối lượng khoảng bằng mặt trời đạt đến cuối vòng đời và sụp đổ trong khi các lớp bên ngoài của nó bị đẩy ra.
"Trong hầu hết mọi trường hợp, khối lượng của nó và thực tế là nó quá mờ để nhìn thấy có nghĩa là nó phải là một sao lùn trắng", Kilpatrick giải thích. "Điều này xác nhận giả thuyết hàng đầu về nguồn gốc sao lùn trắng đôi và là bằng chứng trực tiếp đầu tiên mà chúng ta có về các hệ thống tiền thân của các xung vô tuyến chu kỳ dài."
Các câu chuyện liên quan:
— Các nhà thiên văn học phát hiện ra kỷ lục về 25 'chớp vô tuyến nhanh' lặp lại mới
— Chớp vô tuyến phá kỷ lục có thể giúp chúng ta tìm ra vật chất còn thiếu của vũ trụ
— 'Chớp vô tuyến nhanh' ngắn nhất từng được phát hiện chỉ kéo dài 1 phần triệu giây
Các nhà thiên văn học hiện đang có kế hoạch nghiên cứu các bức xạ cực tím năng lượng cao của ILTJ1101. Điều này có thể tiết lộ nhiệt độ của sao lùn trắng và các chi tiết bổ sung của các sao đôi sao lùn đỏ/sao lùn trắng như thế này.
"Thật tuyệt khi thêm những mảnh ghép mới vào câu đố", trưởng nhóm de Ruiter cho biết. "Chúng tôi đã làm việc với các chuyên gia từ mọi lĩnh vực thiên văn học.
"Với các kỹ thuật và quan sát khác nhau, chúng tôi đã tiến gần hơn một chút đến giải pháp từng bước một".
