Đăng ký bản tin khoa học Wonder Theory của CNN. Khám phá vũ trụ với tin tức về những khám phá tuyệt vời, tiến bộ khoa học, v.v..

CNN
–

Một hệ sao bất thường tạo ra nhiều tiếng vang hơn và ít tiếng nổ hơn khi nó phát nổ trong siêu tân tinh.

Vụ nổ mờ nhạt, được gọi là siêu tân tinh “cực kỳ trừu tượng”, đã phát hiện ra hai ngôi sao cách Trái đất 11.000 năm ánh sáng.

Đây là phát hiện đầu tiên được xác nhận về một hệ sao một ngày nào đó sẽ tạo ra kilonova – khi các sao neutron va chạm và phát nổ, phóng vàng và các nguyên tố nặng khác vào không gian. Cặp sao hiếm được cho là một trong số khoảng 10 ngôi sao như vậy trong Dải Ngân hà.

Khám phá đã đến trong một thời gian dài.

Vào năm 2016, Đài quan sát Neil Gehrels Swift của NASA đã phát hiện ra một luồng ánh sáng tia X lớn, bắt nguồn từ cùng một vùng trên bầu trời giống như một ngôi sao Be nóng, sáng.

Các nhà thiên văn tò mò liệu cả hai có thể được liên kết với nhau hay không, vì vậy dữ liệu đã được thu thập bằng kính viễn vọng 1,5 mét của Đài quan sát liên Mỹ Cerro Tololo ở miền bắc Chile.

Một người quan tâm đến việc sử dụng dữ liệu này để tìm hiểu thêm về ngôi sao là Tiến sĩ Noel Richardson, hiện là trợ lý giáo sư vật lý và thiên văn học tại Đại học Hàng không Embry-Riddle.

Vào năm 2019, Clarissa Pavao, một sinh viên chưa tốt nghiệp tại trường đại học, đã gọi điện cho Richardson khi đang tham gia một lớp học thiên văn học để hỏi liệu anh ấy có bất kỳ dự án nào mà cô ấy có thể thực hiện để tích lũy kinh nghiệm nghiên cứu thiên văn học hay không. Anh ấy đã chia sẻ dữ liệu từ kính viễn vọng với cô ấy và trong suốt đại dịch, Pavao đã học cách làm việc với dữ liệu từ kính viễn vọng ở Chile và làm sạch dữ liệu đó để giảm biến dạng.

Pavao cho biết: “Một chiếc kính thiên văn quan sát một ngôi sao và thu nhận tất cả ánh sáng để bạn có thể biết ngôi sao đó được tạo thành từ những nguyên tố nào – nhưng các ngôi sao Be có xu hướng có các đĩa vật chất xung quanh chúng”. “Thật khó để tận mắt chứng kiến ​​tất cả những điều này.”

Cô ấy đã gửi kết quả sơ bộ của mình—trông giống như biểu đồ phân tán—cho Richardson, người nhận ra rằng cô ấy đã xác định được quỹ đạo cho hệ sao đôi. Các quan sát tiếp theo đã giúp họ xác minh quỹ đạo của hệ thống sao đôi, được gọi là CPD-29 2176.

Nhưng quỹ đạo này không như họ mong đợi. Thông thường, các ngôi sao đôi quay quanh nhau theo quỹ đạo hình elip. Trong CPD-29 2176, một ngôi sao quay quanh ngôi sao kia theo mô hình tròn lặp lại khoảng 60 ngày một lần.

Hai ngôi sao, một lớn hơn và một nhỏ hơn, quay quanh nhau theo một quỹ đạo rất gần. Richardson cho biết, theo thời gian, ngôi sao lớn hơn bắt đầu giải phóng hydro của chính nó, giải phóng vật chất trên ngôi sao nhỏ hơn, ngôi sao này tăng từ 8 hoặc 9 lần khối lượng Mặt trời của chúng ta lên 18 hoặc 19 lần khối lượng Mặt trời của chúng ta. Để so sánh, khối lượng của Mặt trời gấp 333.000 lần Trái đất.

Ngôi sao chính ngày càng nhỏ hơn khi ngôi sao phụ đang được xây dựng—và vào thời điểm nó sử dụng hết nhiên liệu, không còn đủ năng lượng để tạo ra một siêu tân tinh khổng lồ, tràn đầy năng lượng để phóng phần vật chất còn lại vào không gian.

Thay vào đó, vụ nổ giống như một màn bắn pháo hoa thất bại hơn.

Richardson cho biết: “Ngôi sao đã cạn kiệt đến mức vụ nổ không có đủ năng lượng để chuyển quỹ đạo của nó thành hình elip điển hình thường thấy trong các hệ nhị phân tương tự.

Những gì còn lại sau siêu tân tinh là một tàn tích dày đặc được gọi là sao neutron, hiện đang quay quanh ngôi sao khổng lồ đang quay nhanh. Cặp sao sẽ duy trì cấu hình ổn định trong khoảng 5 đến 7 triệu năm. Vì cả khối lượng và động lượng góc đã được chuyển sang sao Be nên nó giải phóng một đĩa khí để duy trì sự cân bằng và đảm bảo nó không tự xé toạc bản thân.

Cuối cùng, ngôi sao thứ cấp cũng sẽ đốt cháy nhiên liệu của nó, mở rộng và giải phóng vật chất như ngôi sao đầu tiên đã làm. Nhưng vật chất này không thể dễ dàng tích tụ trên sao neutron, nên thay vào đó, hệ thống sao sẽ bắn vật chất ra ngoài không gian. Ngôi sao thứ cấp có khả năng trải qua một siêu tân tinh mờ nhạt tương tự và biến thành sao neutron.

Theo thời gian—rất có thể là vài tỷ năm—hai ngôi sao neutron sẽ hợp nhất và cuối cùng phát nổ thành một bán kính. kilonovagiải phóng các nguyên tố nặng như vàng vào vũ trụ.

“Những nguyên tố nặng đó cho phép chúng ta sống theo cách chúng ta vẫn sống. Ví dụ, hầu hết vàng được tạo ra bởi các ngôi sao giống như tàn dư của siêu tân tinh hoặc sao neutron trong hệ thống nhị phân mà chúng ta đã nghiên cứu. Thiên văn học giúp chúng ta hiểu sâu hơn về thế giới và cuộc sống của chúng ta. Richardson nói.

“Khi chúng tôi nhìn vào những thứ này, chúng tôi đang nhìn ngược thời gian,” Pavao nói. “Chúng ta đang tìm hiểu thêm về nguồn gốc vũ trụ, thứ sẽ cho chúng ta biết hệ mặt trời của chúng ta sẽ đi về đâu. Là con người, chúng ta bắt đầu với những yếu tố giống như những ngôi sao này.”

Một nghiên cứu trình bày chi tiết những phát hiện của họ đã được công bố vào thứ Tư trên tạp chí thiên nhiên.

Richardson và Pavau cũng làm việc với nhà vật lý Jean J. Eldridge tại Đại học Auckland ở New Zealand, một chuyên gia về các hệ sao đôi và sự tiến hóa của chúng. Eldridge đã xem xét hàng nghìn mô hình sao đôi và ước tính rằng có khả năng chỉ có 10 mô hình trong toàn bộ Dải Ngân hà giống với mô hình trong nghiên cứu của họ.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu thêm về chính Be Star và hy vọng sẽ thực hiện các quan sát tiếp theo với Kính viễn vọng Không gian Hubble. Pavau cũng đặt mục tiêu tốt nghiệp – và tiếp tục làm việc trong lĩnh vực nghiên cứu vật lý thiên văn bằng những kỹ năng mới mà cô có được.

Pavau nói: “Tôi chưa bao giờ nghĩ mình sẽ nghiên cứu về lịch sử tiến hóa của các hệ sao đôi và siêu tân tinh. “Đó là một dự án tuyệt vời.”