Các nhà thiên văn học đang cố gắng tìm hiểu một vụ nổ vũ trụ bí ẩn mà tàu vũ trụ Einstein Probe phát hiện vào tháng 4 năm ngoái.
Vụ nổ năng lượng cao này ban đầu được cho là do một luồng tia gamma phát ra từ vụ va chạm của hai sao neutron hoặc từ cái chết của một ngôi sao lớn. Tuy nhiên, chẳng mấy chốc, khả năng vụ nổ bất thường, được định danh là EP240408A, có thể là kết quả của một lỗ đen siêu lớn xé toạc và nuốt chửng một ngôi sao trong cái được gọi là sự kiện gián đoạn thủy triều (TDE).
Tuy nhiên, EP240408A đã từ chối tuân theo những gì được mong đợi ở bất kỳ sự kiện vũ trụ mạnh mẽ nào trong số này, mở ra khả năng rằng những gì Einstein Probe thực sự nhìn thấy bằng mắt tia X của nó là một cái gì đó hoàn toàn mới!
Bản chất dai dẳng của bí ẩn này đã thúc đẩy một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế theo dõi EP240408A bằng các quan sát từ vô số kính viễn vọng trên mặt đất và trên không gian.
Điều này bao gồm Mảng kính thiên văn quang phổ hạt nhân (NuSTAR) của NASA và các thiết bị Khám phá thành phần bên trong sao neutron (NICER).
"EP240408A đáp ứng một số tiêu chí cho một số loại hiện tượng khác nhau, nhưng không đáp ứng tất cả các tiêu chí cho bất kỳ điều gì. Đặc biệt, thời gian ngắn và độ sáng cao rất khó giải thích trong các kịch bản khác", thành viên nhóm nghiên cứu và nhà nghiên cứu tại Đại học Carnegie Mellon Brendan O'Connor cho biết trong một tuyên bố. "Giải pháp thay thế là chúng ta đang chứng kiến một điều hoàn toàn mới!"
Điều này mở ra khả năng EP240408A có thể là kết quả của một sự kiện vũ trụ mới và hiếm gặp được gọi là "TDE phun trào".
Với khối lượng tương đương với hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ mặt trời, các hố đen siêu lớn tạo ra ảnh hưởng hấp dẫn cực kỳ khủng khiếp. Điều này tạo ra lực thủy triều mạnh mẽ ở các ngôi sao đến quá gần, đè bẹp chúng theo chiều ngang và kéo giãn chúng theo chiều dọc.
Điều này xé toạc các ngôi sao đó, biến chúng thành một sợi plasma giống như sợi mì trong một quá trình được gọi là "spaghettification". Sợi mì sao này không thể rơi trực tiếp vào hố đen vì nó có mômen động lượng. Thay vào đó, vật chất này bao quanh hố đen siêu lớn như mì spaghetti bao quanh nĩa, tạo thành một đám mây dẹt gọi là đĩa bồi tụ. Từ đĩa bồi tụ, vật chất sao này dần dần được đưa vào hố đen siêu lớn trung tâm.
Người ta cho rằng TDE phun chỉ chiếm khoảng 1% tổng số TDE. Nguyên nhân gây ra chúng vẫn chưa chắc chắn.
Trong một nghiên cứu riêng biệt, cũng được công bố trên The Astrophysical Journal Letters, vào tháng 10 năm 2023, các nhà nghiên cứu đã gợi ý rằng TDE phun trào xảy ra khi có sự sai lệch đáng kể giữa trục quay của hố đen siêu lớn và mặt phẳng quỹ đạo của ngôi sao mà nó đang nuốt chửng.
Khi các đặc tính từ tính của hố đen đưa vật chất của sao vào đúng vị trí trong quá trình kéo dài từ vài tuần đến vài năm, các tia phun trào từ các TDE này, phân biệt chúng với 99% các sự kiện phá hủy sao tương tự khác.
Lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1967, các vụ nổ tia gamma có thể quen thuộc hơn nhiều với các nhà thiên văn học so với các vụ nổ TDE tia, nhưng điều đó không làm chúng kém hấp dẫn hơn.
Các vụ nổ tia gamma là vụ nổ năng lượng mạnh nhất trong vũ trụ, giải phóng lượng năng lượng gấp một nghìn tỷ (10 theo sau là 18 số 0) lần so với năng lượng mà mặt trời bức xạ. Người ta nghi ngờ rằng điều này báo hiệu sự ra đời của một hố đen có khối lượng sao khi một ngôi sao khổng lồ chết hoặc khi hai ngôi sao neutron va chạm và hợp nhất.
Các bài viết liên quan:
— Hố đen tự báo hiệu với các nhà thiên văn học bằng cách xé toạc một ngôi sao một cách dữ dội
— Cái chết đẫm máu của một ngôi sao khổng lồ do hố đen gây ra là sự kiện lớn nhất và sáng nhất cùng loại
— Đài quan sát tia X của NASA tiết lộ cách hố đen nuốt các ngôi sao và phun ra vật chất
Chìa khóa để xác định nguyên nhân gây ra EP240408A có thể nằm ở một trong những dự án đã đề cập ở trên của NASA.
"Khả năng điều hướng đến hầu hết mọi nơi trên bầu trời và theo dõi trong nhiều tuần của NICER đã được "Đó là công cụ giúp chúng ta hiểu được những vụ nổ vũ trụ bất thường này", nhà nghiên cứu và thành viên nhóm nghiên cứu Dheeraj Pasham của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) giải thích.
Khi các nhà thiên văn học tiếp tục cố gắng giải quyết bí ẩn này, Tàu thăm dò Einstein hứa hẹn sẽ thiết lập được nhiều khám phá hơn nữa. Nhưng ít nhất một nhà nghiên cứu trong nhóm này rất vui mừng trước viễn cảnh đó.
"Tôi rất háo hức theo đuổi vụ nổ kỳ lạ tiếp theo từ Einstein Probe", Pasham cho biết.
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào ngày 27 tháng 1 trên The Astrophysical Journal Letters.
Vụ nổ năng lượng cao này ban đầu được cho là do một luồng tia gamma phát ra từ vụ va chạm của hai sao neutron hoặc từ cái chết của một ngôi sao lớn. Tuy nhiên, chẳng mấy chốc, khả năng vụ nổ bất thường, được định danh là EP240408A, có thể là kết quả của một lỗ đen siêu lớn xé toạc và nuốt chửng một ngôi sao trong cái được gọi là sự kiện gián đoạn thủy triều (TDE).
Tuy nhiên, EP240408A đã từ chối tuân theo những gì được mong đợi ở bất kỳ sự kiện vũ trụ mạnh mẽ nào trong số này, mở ra khả năng rằng những gì Einstein Probe thực sự nhìn thấy bằng mắt tia X của nó là một cái gì đó hoàn toàn mới!
Bản chất dai dẳng của bí ẩn này đã thúc đẩy một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế theo dõi EP240408A bằng các quan sát từ vô số kính viễn vọng trên mặt đất và trên không gian.
Điều này bao gồm Mảng kính thiên văn quang phổ hạt nhân (NuSTAR) của NASA và các thiết bị Khám phá thành phần bên trong sao neutron (NICER).
"EP240408A đáp ứng một số tiêu chí cho một số loại hiện tượng khác nhau, nhưng không đáp ứng tất cả các tiêu chí cho bất kỳ điều gì. Đặc biệt, thời gian ngắn và độ sáng cao rất khó giải thích trong các kịch bản khác", thành viên nhóm nghiên cứu và nhà nghiên cứu tại Đại học Carnegie Mellon Brendan O'Connor cho biết trong một tuyên bố. "Giải pháp thay thế là chúng ta đang chứng kiến một điều hoàn toàn mới!"
Điều này mở ra khả năng EP240408A có thể là kết quả của một sự kiện vũ trụ mới và hiếm gặp được gọi là "TDE phun trào".
Câu chuyện về các sự kiện gián đoạn thủy triều phun trào
TDE xảy ra khi các ngôi sao không may lang thang quá gần các hố đen siêu lớn ở trung tâm các thiên hà.Với khối lượng tương đương với hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ mặt trời, các hố đen siêu lớn tạo ra ảnh hưởng hấp dẫn cực kỳ khủng khiếp. Điều này tạo ra lực thủy triều mạnh mẽ ở các ngôi sao đến quá gần, đè bẹp chúng theo chiều ngang và kéo giãn chúng theo chiều dọc.
Điều này xé toạc các ngôi sao đó, biến chúng thành một sợi plasma giống như sợi mì trong một quá trình được gọi là "spaghettification". Sợi mì sao này không thể rơi trực tiếp vào hố đen vì nó có mômen động lượng. Thay vào đó, vật chất này bao quanh hố đen siêu lớn như mì spaghetti bao quanh nĩa, tạo thành một đám mây dẹt gọi là đĩa bồi tụ. Từ đĩa bồi tụ, vật chất sao này dần dần được đưa vào hố đen siêu lớn trung tâm.
Người ta cho rằng TDE phun chỉ chiếm khoảng 1% tổng số TDE. Nguyên nhân gây ra chúng vẫn chưa chắc chắn.
Trong một nghiên cứu riêng biệt, cũng được công bố trên The Astrophysical Journal Letters, vào tháng 10 năm 2023, các nhà nghiên cứu đã gợi ý rằng TDE phun trào xảy ra khi có sự sai lệch đáng kể giữa trục quay của hố đen siêu lớn và mặt phẳng quỹ đạo của ngôi sao mà nó đang nuốt chửng.
Khi các đặc tính từ tính của hố đen đưa vật chất của sao vào đúng vị trí trong quá trình kéo dài từ vài tuần đến vài năm, các tia phun trào từ các TDE này, phân biệt chúng với 99% các sự kiện phá hủy sao tương tự khác.
Lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1967, các vụ nổ tia gamma có thể quen thuộc hơn nhiều với các nhà thiên văn học so với các vụ nổ TDE tia, nhưng điều đó không làm chúng kém hấp dẫn hơn.
Các vụ nổ tia gamma là vụ nổ năng lượng mạnh nhất trong vũ trụ, giải phóng lượng năng lượng gấp một nghìn tỷ (10 theo sau là 18 số 0) lần so với năng lượng mà mặt trời bức xạ. Người ta nghi ngờ rằng điều này báo hiệu sự ra đời của một hố đen có khối lượng sao khi một ngôi sao khổng lồ chết hoặc khi hai ngôi sao neutron va chạm và hợp nhất.
Các bài viết liên quan:
— Hố đen tự báo hiệu với các nhà thiên văn học bằng cách xé toạc một ngôi sao một cách dữ dội
— Cái chết đẫm máu của một ngôi sao khổng lồ do hố đen gây ra là sự kiện lớn nhất và sáng nhất cùng loại
— Đài quan sát tia X của NASA tiết lộ cách hố đen nuốt các ngôi sao và phun ra vật chất
Chìa khóa để xác định nguyên nhân gây ra EP240408A có thể nằm ở một trong những dự án đã đề cập ở trên của NASA.
"Khả năng điều hướng đến hầu hết mọi nơi trên bầu trời và theo dõi trong nhiều tuần của NICER đã được "Đó là công cụ giúp chúng ta hiểu được những vụ nổ vũ trụ bất thường này", nhà nghiên cứu và thành viên nhóm nghiên cứu Dheeraj Pasham của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) giải thích.
Khi các nhà thiên văn học tiếp tục cố gắng giải quyết bí ẩn này, Tàu thăm dò Einstein hứa hẹn sẽ thiết lập được nhiều khám phá hơn nữa. Nhưng ít nhất một nhà nghiên cứu trong nhóm này rất vui mừng trước viễn cảnh đó.
"Tôi rất háo hức theo đuổi vụ nổ kỳ lạ tiếp theo từ Einstein Probe", Pasham cho biết.
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào ngày 27 tháng 1 trên The Astrophysical Journal Letters.
