Thây ma lùn trắng ăn ngôi sao hàng xóm cho đến khi bùng nổ trong một vụ nổ nhiệt hạch

Các nhà thiên văn học lần đầu tiên phát hiện ra siêu tân tinh trong sóng vô tuyến, phát hiện ra rằng một ngôi sao lùn trắng đang phát nổ đang ăn từ một ngôi sao đồng hành giống như một ma cà rồng vũ trụ trước khi nó nổ tung. Thay vì uống máu như ma cà rồng trong truyền thuyết, ngôi sao bất tử này tham lam ăn vật chất giàu heli từ nạn nhân là sao của nó, điều này cuối cùng dẫn đến sự diệt vong của chính nó.

Siêu tân tinh được chỉ định SN 2020eyj, Loại Ia này siêu tân tinh được phát hiện bởi camera của Cơ sở thoáng qua Zwicky trên núi Palomar. Phát hiện này được theo dõi bởi kính viễn vọng Quang học Bắc Âu trên La Palma và kính viễn vọng lớn Keck ở Hawaii. Những lần theo dõi này cho thấy vật chất xung quanh siêu tân tinh bị chi phối một cách bất thường bởi vật chất giàu helium, khiến nó khác biệt với các siêu tân tinh loại Ia khác.

Tác giả chính của nghiên cứu và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ của Khoa Thiên văn học Đại học Stockholm Erik Kool cho biết: “Khi chúng tôi thấy dấu hiệu tương tác mạnh với vật chất từ ​​người bạn đồng hành, chúng tôi cũng đã cố gắng phát hiện nó trong phát xạ vô tuyến”. “Việc phát hiện trong đài phát thanh [waves] là siêu tân tinh đầu tiên thuộc loại Ia — điều mà các nhà thiên văn học đã cố gắng thực hiện trong nhiều thập kỷ.”

Có liên quan: Bùm! Các nhà thiên văn vừa xem vụ nổ lớn nhất trong vũ trụ trong 3 năm

Các dấu hiệu mạnh mẽ của helium được phát hiện trong ánh sáng từ hệ thống phát nổ đã khiến nhóm nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng ngôi sao đồng hành bị sao lùn trắng hút cạn rất giàu nguyên tố này. Nhóm đằng sau những phát hiện này cũng tìm thấy ngôi sao tài trợ đồng hành đã bị tước gần hết vật chất trước vụ nổ.

Các sóng vô tuyến giống như sóng được sử dụng để phát hiện siêu tân tinh này được tạo ra khi vật chất bị đẩy ra bởi một ngôi sao đang phát nổ va chạm với vật chất xung quanh, được gọi là vật chất ngoại vi; điều này dẫn đến các hạt như electron được gia tốc đến tốc độ gần bằng ánh sáng và phát ra cái gọi là phát xạ synchrotron, có thể bao gồm cả sóng vô tuyến.

Nếu siêu tân tinh xảy ra trong một môi trường được gọi là “sạch” thiếu vật chất bao quanh các vì sao, thì những sóng vô tuyến này sẽ không có. Các nhà thiên văn học chưa bao giờ phát hiện ra những bức xạ vô tuyến này đến từ siêu tân tinh Loại Ia – cho đến tận bây giờ.

Các siêu tân tinh loại Ia phát ra ánh sáng tiêu chuẩn đồng đều từ sự kiện này sang sự kiện khác đến mức các nhà thiên văn học gọi chúng là “ngọn nến tiêu chuẩn”. Ánh sáng phát ra từ chúng có thể được sử dụng như một thước đo vũ trụ để xác định khoảng cách từ Trái đất đến siêu tân tinh, cũng như để đánh giá tốc độ giãn nở của vũ trụ.

Tuy nhiên, bất chấp tiện ích này, các nhà nghiên cứu vẫn còn mù mờ về cách thức các siêu tân tinh loại Ia được tạo ra. Giả thuyết phổ biến là các siêu tân tinh loại Ia được kích hoạt khi một ngôi sao lùn trắng nhỏ gọn ăn quá nhiều vật chất từ ​​một ngôi sao đồng hành, có thể là bất kỳ loại sao nào, từ một ngôi sao khổng lồ đến một ngôi sao lùn trắng khác, nhưng nghiên cứu mới này cho thấy điều này có thể xảy ra. xảy ra theo những cách khác nhau.

“Đây rõ ràng là một siêu tân tinh loại Ia rất bất thường, nhưng vẫn liên quan đến những siêu tân tinh chúng ta sử dụng để đo sự giãn nở của vũ trụ”, đồng tác giả và nhà nghiên cứu Khoa Vật lý Đại học Stockholm Joel Johansson cho biết. “Trong khi các siêu tân tinh loại Ia bình thường dường như luôn phát nổ với cùng độ sáng, thì siêu tân tinh này cho chúng ta biết rằng có nhiều con đường khác nhau dẫn đến vụ nổ sao lùn trắng.”

Làm thế nào những ngôi sao chết bùng nổ từ ngôi mộ

Các sao lùn trắng giống như ngôi sao từng tồn tại trong hệ thống được nghiên cứu là tàn tích sao hình thành khi các ngôi sao có khối lượng tương đương với mặt trời cạn kiệt nhiên liệu cho phản ứng tổng hợp hạt nhân, sắp hết tuổi thọ.

Sự cạn kiệt hydro để chuyển thành heli trong lõi của các ngôi sao giống mặt trời dẫn đến áp suất bức xạ bên ngoài hỗ trợ các ngôi sao chống lại áp suất hấp dẫn bên trong ngừng lại. Điều này làm cho lõi sụp đổ và các lớp bên ngoài của ngôi sao phồng lên gấp 100 đến 1.000 lần đường kính ban đầu của ngôi sao trong giai đoạn được gọi là pha khổng lồ đỏ. Mặt trời sẽ bước vào giai đoạn khổng lồ đỏ này trong khoảng 5 tỷ năm nữa, phồng lên và nuốt chửng các hành tinh bên trong, bao gồm cả Trái đất. Điều này sẽ để lại một lõi sao đang nguội đi, một ngôi sao lùn trắng đã chết, được bao quanh bởi một ngôi sao lùn trắng đã chết.

Đây là dấu chấm hết cho các ngôi sao đơn lẻ như mặt trời, nhưng các sao lùn trắng trong các hệ nhị phân có thể sống lại nếu vật chất từ ​​một ngôi sao đồng hành chảy lên bề mặt của chúng. Điều này không chỉ có thể kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân hơn nữa ở bề mặt của những ngôi sao này, mà nếu những ngôi sao bất tử này tích tụ quá nhiều vật chất, điều này sẽ đẩy chúng vượt qua giới hạn Chandrasekhar với kết quả bùng nổ.

Được định nghĩa là khối lượng gấp 1,4 lần khối lượng mặt trời, giới hạn Chandrasekhar là đường phân chia giữa một ngôi sao có thể trở thành siêu tân tinh và một ngôi sao không thể. Điều đó có nghĩa là việc cho ăn quá nhiều có thể khiến một sao lùn trắng dưới giới hạn đó thu thập đủ khối lượng để trở thành siêu tân tinh. Chính xác làm thế nào việc cho ăn quá mức này xảy ra vẫn chưa được hiểu rõ. Các quan sát bằng sóng vô tuyến như thế này có thể giúp hiểu rõ hơn về quá trình này.

Nhóm nghiên cứu cho biết việc theo dõi toàn diện các sóng vô tuyến từ SN 2020eyj và các siêu tân tinh loại Ia tương tự có thể xác định rõ hơn các đặc điểm của hệ sao mà từ đó chúng phát nổ.

Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ Tư (17 tháng 5) trên tạp chí Thiên nhiên (mở trong tab mới).