Kính viễn vọng không gian Hubble vừa kỷ niệm sinh nhật lần thứ 35 vào ngày 24 tháng 4, nhưng nó vẫn cung cấp thiên văn học mang tính đột phá.
Một ví dụ điển hình: Các nhà thiên văn học đã sử dụng Hubble cùng với một loạt các kính thiên văn khác bao gồm đài quan sát không gian tia X Chandra của NASA, Mảng kính viễn vọng nhỏ gọn Úc (ATCA) và kính thiên văn Parkes 64 mét để khám phá mảnh vỡ siêu tân tinh trong Đám mây Magellan Lớn (LMC), một thiên hà vệ tinh của Ngân Hà.
Tàn dư siêu tân tinh đang được đề cập là MC SNR J0519–6902, được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1981. Mảnh vỡ này có cấu trúc giống như một chiếc nhẫn có đường kính khoảng 26 năm ánh sáng — đủ rộng để chứa toàn bộ hệ mặt trời đi qua nó khoảng chín lần! Một trong những bí ẩn bao quanh MC SNR J0519–6902 chính xác là sự kiện dữ dội nào đã tạo ra nó. Các nhà thiên văn học từ lâu đã nghi ngờ rằng tàn dư siêu tân tinh LMC này là tàn dư của một ngôi sao lùn trắng đã bị phá hủy, nhưng các chi tiết chính xác về sự kiện bùng nổ đó, được gọi là siêu tân tinh loại Ia, đã được chứng minh là khó nắm bắt.
Tuy nhiên, các nhà khoa học gần đây có thể đã tìm ra manh mối. "Chúng tôi đã trình bày những hình ảnh độ phân giải cao mới về tàn dư siêu tân tinh này. Ngoài ra, chúng tôi đã cung cấp các phép đo đáng tin cậy về phân cực và từ trường của nó", trưởng nhóm Rami Alsaberi của Đại học Gifu nói với Space.com. "Nhờ độ phân giải cao của hình ảnh mới, chúng tôi phát hiện ra một cấu trúc mờ ở phía đông bắc của tàn dư siêu tân tinh này mà trước đây chưa từng được quan sát thấy".
Nhóm nghiên cứu cũng xác định được một đám mây hydro nguyên tử dường như có liên quan đến tàn dư siêu tân tinh này.
Kết quả là lõi sao của những ngôi sao này nhanh chóng bị nén lại trong khi các lớp bên ngoài bị thổi bay. Điều này để lại một sao lùn trắng như một tàn lửa sao đang nguội dần. Đối với các ngôi sao đơn lẻ như Mặt trời, đây là hồi kết của câu chuyện, nhưng khoảng 50% các ngôi sao giống Mặt trời tồn tại trong các hệ sao đôi với một ngôi sao đồng hành, và sự tồn tại kép này có thể dẫn đến một cuộc sống sau khi chết đầy thú vị và bùng nổ.
"Tàn dư siêu tân tinh này được phân loại là Loại Ia", Alsaberi cho biết. "Siêu tân tinh loại Ia xảy ra khi một sao lùn trắng trong hệ sao đôi phát nổ."
Alsaberi giải thích rằng có hai kịch bản chính trong đó sao lùn trắng đôi có thể phát nổ thành siêu tân tinh loại Ia. Con đường đầu tiên liên quan đến một sao lùn trắng ma cà rồng dần dần đánh cắp vật chất từ một ngôi sao đồng hành gần và tích tụ nó lên bề mặt của nó.
Khi vật chất này tích tụ trên sao lùn trắng, khối lượng của ngôi sao chết đạt tới 1,4 lần khối lượng của mặt trời, cái gọi là giới hạn Chandrasekhar. Giới hạn này đánh dấu khối lượng mà một ngôi sao có thể trải qua một vụ nổ nhiệt hạch, tạo ra siêu tân tinh loại Ia.
Trong kịch bản thứ hai, ngôi sao đồng hành cũng đã đạt đến giai đoạn sao lùn trắng và hai ngôi sao chết dần dần xoắn ốc lại với nhau, cuối cùng va chạm và hợp nhất cũng gây ra một vụ nổ siêu tân tinh loại Ia.
"Hiện tại, vẫn chưa rõ kịch bản nào trong số những kịch bản này chịu trách nhiệm cho tàn dư cụ thể này", Alsaberi cho biết.
Cả hai con đường siêu tân tinh loại I đều dẫn đến sự xóa sổ các thiên thể tiền thân, trong trường hợp này ước tính có khối lượng gấp từ 1,2 đến 4 lần khối lượng của Mặt trời. Điều này dẫn đến một lớp vỏ vật chất sao đang giãn nở lao ra từ tâm vụ nổ.
Trong khi nguồn gốc của mảnh vỡ sao lùn trắng này vẫn còn là một bí ẩn, nhóm nghiên cứu đã có thể xác định những điều khác về MC SNR J0519–6902 từ cuộc điều tra của họ.
Khi kiểm tra sự phân cực của ánh sáng xung quanh MC SNR J0519–6902 và cường độ từ trường của mảnh vỡ sao lùn trắng này, Alsaberi và các đồng nghiệp phát hiện ra rằng nó có những điểm tương đồng với các sao lùn trẻ tàn tích siêu tân tinh trong LMC và Ngân Hà.
Điều này khiến họ đưa ra giả thuyết rằng MC SNR J0519–6902 có tuổi đời khoảng 2.000 năm và sóng xung kích của nó đang tiến gần đến giai đoạn kết thúc quá trình giãn nở tự do. Sự kiện này đánh dấu sự khởi đầu của một giai đoạn trong quá trình tiến hóa tàn dư siêu tân tinh được gọi là "giai đoạn Sedov-Taylor", trong đó sóng xung kích quét sạch vật chất từ khí và bụi xung quanh, được gọi là môi trường giữa các vì sao.
"MC SNR J0519–6902 là một trong bốn tàn dư siêu tân tinh trẻ duy nhất được biết đến trong LMC với tuổi ước tính dưới 2.000 năm", Alsaberi cho biết.
Các bài viết liên quan:
— Ngay trước khi phát nổ, ngôi sao này đã thổi phồng khối lượng tương đương với khối lượng của một mặt trời
— Những tàn dư kỳ lạ của vụ nổ siêu tân tinh có thể chứa một ngôi sao siêu đặc
— Những siêu tân tinh này đang tạo nên một cơn bão, góp phần vào sự sống trong vũ trụ và cái chết
Nhưng các nhà khoa học vẫn chưa hoàn tất việc nghiên cứu hiện trường vụ án vũ trụ này. "Chúng tôi dự định sẽ quan sát nó bằng kính viễn vọng Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP)", Alsaberi kết luận. "Dữ liệu hydro nguyên tử có độ phân giải cao do ASKAP cung cấp sẽ giúp chúng tôi xác định liệu đám mây hydro nguyên tử có liên quan đến tàn dư này hay không".
Một phiên bản nghiên cứu của nhóm đã được bình duyệt trước của đồng nghiệp xuất hiện trên trang lưu trữ arXiv.
Một ví dụ điển hình: Các nhà thiên văn học đã sử dụng Hubble cùng với một loạt các kính thiên văn khác bao gồm đài quan sát không gian tia X Chandra của NASA, Mảng kính viễn vọng nhỏ gọn Úc (ATCA) và kính thiên văn Parkes 64 mét để khám phá mảnh vỡ siêu tân tinh trong Đám mây Magellan Lớn (LMC), một thiên hà vệ tinh của Ngân Hà.
Tàn dư siêu tân tinh đang được đề cập là MC SNR J0519–6902, được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1981. Mảnh vỡ này có cấu trúc giống như một chiếc nhẫn có đường kính khoảng 26 năm ánh sáng — đủ rộng để chứa toàn bộ hệ mặt trời đi qua nó khoảng chín lần! Một trong những bí ẩn bao quanh MC SNR J0519–6902 chính xác là sự kiện dữ dội nào đã tạo ra nó. Các nhà thiên văn học từ lâu đã nghi ngờ rằng tàn dư siêu tân tinh LMC này là tàn dư của một ngôi sao lùn trắng đã bị phá hủy, nhưng các chi tiết chính xác về sự kiện bùng nổ đó, được gọi là siêu tân tinh loại Ia, đã được chứng minh là khó nắm bắt.
Tuy nhiên, các nhà khoa học gần đây có thể đã tìm ra manh mối. "Chúng tôi đã trình bày những hình ảnh độ phân giải cao mới về tàn dư siêu tân tinh này. Ngoài ra, chúng tôi đã cung cấp các phép đo đáng tin cậy về phân cực và từ trường của nó", trưởng nhóm Rami Alsaberi của Đại học Gifu nói với Space.com. "Nhờ độ phân giải cao của hình ảnh mới, chúng tôi phát hiện ra một cấu trúc mờ ở phía đông bắc của tàn dư siêu tân tinh này mà trước đây chưa từng được quan sát thấy".
Nhóm nghiên cứu cũng xác định được một đám mây hydro nguyên tử dường như có liên quan đến tàn dư siêu tân tinh này.
Ma cà rồng vũ trụ thổi top
Sao lùn trắng là xác chết của các ngôi sao được tạo ra khi các ngôi sao có khối lượng xấp xỉ khối lượng của Mặt trời hết hydro trong lõi của chúng. Điều này có nghĩa là chúng không còn có thể thực hiện phản ứng tổng hợp hydro thành heli trong lõi của chúng nữa và áp suất bức xạ hướng ra ngoài hỗ trợ các ngôi sao này chống lại lực đẩy vào bên trong của lực hấp dẫn của chúng trong hàng tỷ năm cuối cùng cũng chấm dứt.Kết quả là lõi sao của những ngôi sao này nhanh chóng bị nén lại trong khi các lớp bên ngoài bị thổi bay. Điều này để lại một sao lùn trắng như một tàn lửa sao đang nguội dần. Đối với các ngôi sao đơn lẻ như Mặt trời, đây là hồi kết của câu chuyện, nhưng khoảng 50% các ngôi sao giống Mặt trời tồn tại trong các hệ sao đôi với một ngôi sao đồng hành, và sự tồn tại kép này có thể dẫn đến một cuộc sống sau khi chết đầy thú vị và bùng nổ.
"Tàn dư siêu tân tinh này được phân loại là Loại Ia", Alsaberi cho biết. "Siêu tân tinh loại Ia xảy ra khi một sao lùn trắng trong hệ sao đôi phát nổ."
Alsaberi giải thích rằng có hai kịch bản chính trong đó sao lùn trắng đôi có thể phát nổ thành siêu tân tinh loại Ia. Con đường đầu tiên liên quan đến một sao lùn trắng ma cà rồng dần dần đánh cắp vật chất từ một ngôi sao đồng hành gần và tích tụ nó lên bề mặt của nó.
Khi vật chất này tích tụ trên sao lùn trắng, khối lượng của ngôi sao chết đạt tới 1,4 lần khối lượng của mặt trời, cái gọi là giới hạn Chandrasekhar. Giới hạn này đánh dấu khối lượng mà một ngôi sao có thể trải qua một vụ nổ nhiệt hạch, tạo ra siêu tân tinh loại Ia.
Trong kịch bản thứ hai, ngôi sao đồng hành cũng đã đạt đến giai đoạn sao lùn trắng và hai ngôi sao chết dần dần xoắn ốc lại với nhau, cuối cùng va chạm và hợp nhất cũng gây ra một vụ nổ siêu tân tinh loại Ia.
"Hiện tại, vẫn chưa rõ kịch bản nào trong số những kịch bản này chịu trách nhiệm cho tàn dư cụ thể này", Alsaberi cho biết.
Cả hai con đường siêu tân tinh loại I đều dẫn đến sự xóa sổ các thiên thể tiền thân, trong trường hợp này ước tính có khối lượng gấp từ 1,2 đến 4 lần khối lượng của Mặt trời. Điều này dẫn đến một lớp vỏ vật chất sao đang giãn nở lao ra từ tâm vụ nổ.
Trong khi nguồn gốc của mảnh vỡ sao lùn trắng này vẫn còn là một bí ẩn, nhóm nghiên cứu đã có thể xác định những điều khác về MC SNR J0519–6902 từ cuộc điều tra của họ.
Khi kiểm tra sự phân cực của ánh sáng xung quanh MC SNR J0519–6902 và cường độ từ trường của mảnh vỡ sao lùn trắng này, Alsaberi và các đồng nghiệp phát hiện ra rằng nó có những điểm tương đồng với các sao lùn trẻ tàn tích siêu tân tinh trong LMC và Ngân Hà.
Điều này khiến họ đưa ra giả thuyết rằng MC SNR J0519–6902 có tuổi đời khoảng 2.000 năm và sóng xung kích của nó đang tiến gần đến giai đoạn kết thúc quá trình giãn nở tự do. Sự kiện này đánh dấu sự khởi đầu của một giai đoạn trong quá trình tiến hóa tàn dư siêu tân tinh được gọi là "giai đoạn Sedov-Taylor", trong đó sóng xung kích quét sạch vật chất từ khí và bụi xung quanh, được gọi là môi trường giữa các vì sao.
"MC SNR J0519–6902 là một trong bốn tàn dư siêu tân tinh trẻ duy nhất được biết đến trong LMC với tuổi ước tính dưới 2.000 năm", Alsaberi cho biết.
Các bài viết liên quan:
— Ngay trước khi phát nổ, ngôi sao này đã thổi phồng khối lượng tương đương với khối lượng của một mặt trời
— Những tàn dư kỳ lạ của vụ nổ siêu tân tinh có thể chứa một ngôi sao siêu đặc
— Những siêu tân tinh này đang tạo nên một cơn bão, góp phần vào sự sống trong vũ trụ và cái chết
Nhưng các nhà khoa học vẫn chưa hoàn tất việc nghiên cứu hiện trường vụ án vũ trụ này. "Chúng tôi dự định sẽ quan sát nó bằng kính viễn vọng Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP)", Alsaberi kết luận. "Dữ liệu hydro nguyên tử có độ phân giải cao do ASKAP cung cấp sẽ giúp chúng tôi xác định liệu đám mây hydro nguyên tử có liên quan đến tàn dư này hay không".
Một phiên bản nghiên cứu của nhóm đã được bình duyệt trước của đồng nghiệp xuất hiện trên trang lưu trữ arXiv.
