Cái tên "Intermediate Luminosity Red Transients" hay "ILRT" có thể không phải là một thuật ngữ thiên văn mà bạn quen thuộc, nhưng những ngôi sao hiếm có, thay đổi độ sáng này thực sự là một bí ẩn trong thuật ngữ thiên văn.
Giờ đây, một nhóm thám tử vũ trụ, những người đã đặt tên cho tác phẩm của họ là "A Study in Scarlett" theo tên cuốn tiểu thuyết đầu tiên của Arthur Conan Doyle giới thiệu Sherlock Holmes đến thế giới, có thể cuối cùng đã phá được vụ án.
Những ngôi sao Sherlocks từ khắp nơi trên thế giới cho rằng ILRT là những ngôi sao không chỉ phun trào khi chúng đến cuối vòng đời mà còn trải qua các vụ nổ siêu tân tinh "thực sự kết thúc" và có sức hủy diệt.
"Sau khi phát hiện ra ba ILRT mới vào năm 2019, chúng tôi đã nắm bắt cơ hội để nghiên cứu và hiểu rõ hơn về những hiện tượng này", Giorgio Valerin, trưởng nhóm nghiên cứu và là nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý thiên văn Quốc gia (INAF), cho biết trong một tuyên bố. "Do đó, chúng tôi đã thu thập dữ liệu trong nhiều năm qua thông qua các kính viễn vọng rải rác trên khắp thế giới và thậm chí là một số kính viễn vọng trên quỹ đạo.
"Chúng tôi cũng đã tiếp tục chiến dịch quan sát NGC 300 OT, ILRT gần nhất từng được quan sát, 'chỉ' cách chúng ta sáu triệu rưỡi năm ánh sáng."
Các thiết bị trên mặt đất được sử dụng bao gồm La Palma, La Silla, Las Campanas và Asiago, trong khi dữ liệu cũng được thu thập từ các kính viễn vọng trên không gian, bao gồm Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), Đài quan sát Neil Gehrels Swift (SWIFT) và kính viễn vọng không gian Spitzer.
Nhóm nghiên cứu đã đạt được những phát hiện của họ bằng cách quan sát quá trình tiến hóa của bốn ILRT. Họ hy vọng rằng điều này sẽ giúp họ xác định xem ngôi sao có sống sót sau những vụ nổ này hay bị xóa sổ hoàn toàn.
Chìa khóa để giải quyết bí ẩn này là quan sát các ILRT như NGC 300 OT trong thời gian dài.
"Những hình ảnh đầu tiên của NGC 300 OT có từ năm 2008 và trong công trình này, chúng tôi đã quan sát lại nó để nghiên cứu quá trình tiến hóa của nó sau hơn mười năm", Valerin cho biết. "Việc phân tích các hình ảnh và quang phổ thu thập được trong các chiến dịch quan sát này đã cho phép chúng tôi theo dõi sự tiến hóa theo thời gian của các mục tiêu, thu thập thông tin như độ sáng, nhiệt độ, thành phần hóa học và vận tốc khí liên quan đến từng ILRT mà chúng tôi đã nghiên cứu."
Các quan sát của Spitzer về NGC 300 OT cho thấy ILRT này mờ đi còn một phần mười độ sáng của ngôi sao tiền thân đã tạo ra vụ phun trào này trong quá trình của bảy năm. Hình ảnh NGC 300 OT của Spitzer đã kết thúc khi chúng mờ dần dưới ngưỡng phát hiện của kính viễn vọng không gian NASA này, đã ngừng hoạt động vào năm 2020.
Ngay khi Holmes nổi tiếng khi điều tra nhiều trường hợp, nhóm nghiên cứu đã có một bộ dữ liệu ILRT khác để xem xét.
Phân tích các quan sát của JWST về ILRT AT 2019abn nằm trong thiên hà Messier 51 (M51) gần đó, họ phát hiện ra rằng độ sáng thoáng qua này đang giảm dần theo cách mà nó có khả năng gặp phải cùng số phận như NGC 300 OT bằng cách trở nên mờ hơn ngôi sao tiền thân của nó.
Từ thông tin này, nhóm nghiên cứu kết luận rằng ILRT là những vụ nổ chứng kiến sự hủy diệt hoàn toàn của một ngôi sao. Mặc dù thực tế là ILRT dường như yếu hơn đáng kể so với các siêu tân tinh sụp đổ lõi "cổ điển".
Câu hỏi đặt ra là, làm thế nào chúng vẫn mờ hơn các sự kiện siêu tân tinh tương tự?
Kén này được nung nóng đến nhiệt độ lên tới khoảng 10.300 độ F (5.700 độ C) chỉ trong vài ngày. Nhiệt độ đạt đỉnh tương ứng với độ sáng đạt đỉnh của ILRT.
Khi điều này xảy ra, khí trong lớp khí bao quanh sao này tăng tốc lên tới tốc độ lớn tới 1,6 triệu dặm một giờ (700 km một giây), nhanh hơn khoảng 1.000 lần so với tốc độ tối đa của máy bay phản lực chiến đấu Lockheed Martin F-16.
"Tốc độ này rõ ràng thấp hơn tốc độ của một siêu tân tinh phát nổ, thường đạt tới 10.000 km/giây [22 triệu dặm/giờ]", thành viên nhóm nghiên cứu và nhà nghiên cứu INAF Leonardo Tartaglia cho biết. "Tuy nhiên, chúng tôi tin rằng ngôi sao thực sự có thể đã phát nổ, ném vật chất với tốc độ hàng nghìn km mỗi giây theo mọi hướng, nhưng vụ nổ này bị lớp khí và bụi dày đặc bao quanh ngôi sao làm ngạt thở một phần, lớp khí và bụi này nóng lên do hậu quả của vụ va chạm dữ dội."
Do đó, việc vật chất được phóng ra từ xung quanh các tiền thân sao của ILRT có thể giải thích tại sao chúng giảm độ sáng trong thời gian dài.
Siêu tân tinh bắt electron đã thu hút sự quan tâm lớn của các nhà thiên văn học vì chúng dường như đánh dấu ranh giới giữa các ngôi sao có khối lượng khoảng 10 lần khối lượng mặt trời trở lên phát nổ thành siêu tân tinh để lại các lỗ đen và sao neutron, và các ngôi sao có khối lượng giống mặt trời hơn nhưng không "phát nổ thành sao mới" mà mờ dần thành sao lùn trắng tàn tích của các ngôi sao.
Những câu chuyện liên quan:
— Những ngôi sao chết trong vụ nổ siêu tân tinh có thể giải quyết bí ẩn về vật chất tối trong 10 giây
— Liệu một siêu tân tinh có thể phá hủy Trái đất không?
— Kính viễn vọng Hubble nhìn thấy vụ nổ siêu tân tinh hiếm gặp dưới dạng một 'chấm xanh nhạt' dữ dội (hình ảnh)
"Cuối cùng chúng ta cũng thấy được những sự kiện phân biệt các ngôi sao được định sẵn sẽ phát nổ thành siêu tân tinh cổ điển với các ngôi sao sẽ dần mờ đi thành sao lùn trắng", Valerin cho biết.
Có lẽ nhóm nghiên cứu sẽ đồng ý với lời của Holmes trong The Sign of the Four: "Khi bạn đã loại bỏ những điều không thể, bất cứ điều gì còn lại, dù có khó xảy ra đến đâu, thì cũng phải là sự thật!"
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên hai bài báo vào ngày 7 tháng 3 trên tạp chí Thiên văn học & Vật lý thiên văn.
Giờ đây, một nhóm thám tử vũ trụ, những người đã đặt tên cho tác phẩm của họ là "A Study in Scarlett" theo tên cuốn tiểu thuyết đầu tiên của Arthur Conan Doyle giới thiệu Sherlock Holmes đến thế giới, có thể cuối cùng đã phá được vụ án.
Những ngôi sao Sherlocks từ khắp nơi trên thế giới cho rằng ILRT là những ngôi sao không chỉ phun trào khi chúng đến cuối vòng đời mà còn trải qua các vụ nổ siêu tân tinh "thực sự kết thúc" và có sức hủy diệt.
"Sau khi phát hiện ra ba ILRT mới vào năm 2019, chúng tôi đã nắm bắt cơ hội để nghiên cứu và hiểu rõ hơn về những hiện tượng này", Giorgio Valerin, trưởng nhóm nghiên cứu và là nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý thiên văn Quốc gia (INAF), cho biết trong một tuyên bố. "Do đó, chúng tôi đã thu thập dữ liệu trong nhiều năm qua thông qua các kính viễn vọng rải rác trên khắp thế giới và thậm chí là một số kính viễn vọng trên quỹ đạo.
"Chúng tôi cũng đã tiếp tục chiến dịch quan sát NGC 300 OT, ILRT gần nhất từng được quan sát, 'chỉ' cách chúng ta sáu triệu rưỡi năm ánh sáng."
Các thiết bị trên mặt đất được sử dụng bao gồm La Palma, La Silla, Las Campanas và Asiago, trong khi dữ liệu cũng được thu thập từ các kính viễn vọng trên không gian, bao gồm Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), Đài quan sát Neil Gehrels Swift (SWIFT) và kính viễn vọng không gian Spitzer.
Dấu hiệu của Bốn
ILRT có phần khó hiểu vì độ sáng của chúng nằm giữa độ sáng của sao mới, vụ nổ sao mà các ngôi sao vẫn tồn tại và siêu tân tinh "cổ điển" trong đó một ngôi sao lớn bị phá hủy, để lại một ngôi sao neutron hoặc một lỗ đen.Nhóm nghiên cứu đã đạt được những phát hiện của họ bằng cách quan sát quá trình tiến hóa của bốn ILRT. Họ hy vọng rằng điều này sẽ giúp họ xác định xem ngôi sao có sống sót sau những vụ nổ này hay bị xóa sổ hoàn toàn.
Chìa khóa để giải quyết bí ẩn này là quan sát các ILRT như NGC 300 OT trong thời gian dài.
"Những hình ảnh đầu tiên của NGC 300 OT có từ năm 2008 và trong công trình này, chúng tôi đã quan sát lại nó để nghiên cứu quá trình tiến hóa của nó sau hơn mười năm", Valerin cho biết. "Việc phân tích các hình ảnh và quang phổ thu thập được trong các chiến dịch quan sát này đã cho phép chúng tôi theo dõi sự tiến hóa theo thời gian của các mục tiêu, thu thập thông tin như độ sáng, nhiệt độ, thành phần hóa học và vận tốc khí liên quan đến từng ILRT mà chúng tôi đã nghiên cứu."
Các quan sát của Spitzer về NGC 300 OT cho thấy ILRT này mờ đi còn một phần mười độ sáng của ngôi sao tiền thân đã tạo ra vụ phun trào này trong quá trình của bảy năm. Hình ảnh NGC 300 OT của Spitzer đã kết thúc khi chúng mờ dần dưới ngưỡng phát hiện của kính viễn vọng không gian NASA này, đã ngừng hoạt động vào năm 2020.
Ngay khi Holmes nổi tiếng khi điều tra nhiều trường hợp, nhóm nghiên cứu đã có một bộ dữ liệu ILRT khác để xem xét.
Phân tích các quan sát của JWST về ILRT AT 2019abn nằm trong thiên hà Messier 51 (M51) gần đó, họ phát hiện ra rằng độ sáng thoáng qua này đang giảm dần theo cách mà nó có khả năng gặp phải cùng số phận như NGC 300 OT bằng cách trở nên mờ hơn ngôi sao tiền thân của nó.
Từ thông tin này, nhóm nghiên cứu kết luận rằng ILRT là những vụ nổ chứng kiến sự hủy diệt hoàn toàn của một ngôi sao. Mặc dù thực tế là ILRT dường như yếu hơn đáng kể so với các siêu tân tinh sụp đổ lõi "cổ điển".
Câu hỏi đặt ra là, làm thế nào chúng vẫn mờ hơn các sự kiện siêu tân tinh tương tự?
Liên đoàn Red Hand
Nhóm thám tử vũ trụ cho rằng một yếu tố quyết định trong cấu tạo của ILTR có thể là lớp khí và bụi dày đặc bao quanh các ngôi sao tiền thân.Kén này được nung nóng đến nhiệt độ lên tới khoảng 10.300 độ F (5.700 độ C) chỉ trong vài ngày. Nhiệt độ đạt đỉnh tương ứng với độ sáng đạt đỉnh của ILRT.
Khi điều này xảy ra, khí trong lớp khí bao quanh sao này tăng tốc lên tới tốc độ lớn tới 1,6 triệu dặm một giờ (700 km một giây), nhanh hơn khoảng 1.000 lần so với tốc độ tối đa của máy bay phản lực chiến đấu Lockheed Martin F-16.
"Tốc độ này rõ ràng thấp hơn tốc độ của một siêu tân tinh phát nổ, thường đạt tới 10.000 km/giây [22 triệu dặm/giờ]", thành viên nhóm nghiên cứu và nhà nghiên cứu INAF Leonardo Tartaglia cho biết. "Tuy nhiên, chúng tôi tin rằng ngôi sao thực sự có thể đã phát nổ, ném vật chất với tốc độ hàng nghìn km mỗi giây theo mọi hướng, nhưng vụ nổ này bị lớp khí và bụi dày đặc bao quanh ngôi sao làm ngạt thở một phần, lớp khí và bụi này nóng lên do hậu quả của vụ va chạm dữ dội."
Do đó, việc vật chất được phóng ra từ xung quanh các tiền thân sao của ILRT có thể giải thích tại sao chúng giảm độ sáng trong thời gian dài.
Vấn đề cuối cùng
Nhóm nghiên cứu gọi hiện tượng này là "siêu tân tinh bắt electron", một loại vụ nổ sao đã được đưa ra giả thuyết từ lâu nhưng chưa được quan sát thấy.Siêu tân tinh bắt electron đã thu hút sự quan tâm lớn của các nhà thiên văn học vì chúng dường như đánh dấu ranh giới giữa các ngôi sao có khối lượng khoảng 10 lần khối lượng mặt trời trở lên phát nổ thành siêu tân tinh để lại các lỗ đen và sao neutron, và các ngôi sao có khối lượng giống mặt trời hơn nhưng không "phát nổ thành sao mới" mà mờ dần thành sao lùn trắng tàn tích của các ngôi sao.
Những câu chuyện liên quan:
— Những ngôi sao chết trong vụ nổ siêu tân tinh có thể giải quyết bí ẩn về vật chất tối trong 10 giây
— Liệu một siêu tân tinh có thể phá hủy Trái đất không?
— Kính viễn vọng Hubble nhìn thấy vụ nổ siêu tân tinh hiếm gặp dưới dạng một 'chấm xanh nhạt' dữ dội (hình ảnh)
"Cuối cùng chúng ta cũng thấy được những sự kiện phân biệt các ngôi sao được định sẵn sẽ phát nổ thành siêu tân tinh cổ điển với các ngôi sao sẽ dần mờ đi thành sao lùn trắng", Valerin cho biết.
Có lẽ nhóm nghiên cứu sẽ đồng ý với lời của Holmes trong The Sign of the Four: "Khi bạn đã loại bỏ những điều không thể, bất cứ điều gì còn lại, dù có khó xảy ra đến đâu, thì cũng phải là sự thật!"
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên hai bài báo vào ngày 7 tháng 3 trên tạp chí Thiên văn học & Vật lý thiên văn.
