Ấn tượng của một nghệ sĩ về hai ngôi sao lùn trắng trong quá trình hợp nhất.
(Ảnh: © Đại học Warwick / Mark Garlick)
Kẻ khổng lồ sao lùn trắng một nghiên cứu mới cho thấy, ngôi sao có thể là con đẻ của một vụ va chạm giữa hai sao lùn trắng khác.
Phát hiện mới cho thấy rằng các sao lùn trắng cực kỳ khác có nguồn gốc tương tự có thể tồn tại; điều này có thể giúp làm sáng tỏ mức độ lớn của một sao lùn trắng phải nổ tung trong siêu tân tinh, các nhà khoa học đằng sau nghiên cứu mới cho biết.
Các sao lùn trắng là các lõi sao mờ, mờ dần, có kích thước Trái đất bị bỏ lại sau khi các ngôi sao có kích thước trung bình đã cạn kiệt nhiên liệu và trút bỏ lớp ngoài của chúng. Mặt trời của chúng ta một ngày nào đó sẽ trở thành sao lùn trắng, cũng như hơn 90% các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu một sao lùn trắng có tên WDJ0551 + 4135, nằm cách Trái đất khoảng 150 năm ánh sáng. Những phát hiện gần đây từ Cơ quan Vũ trụ Châu Âu Kính viễn vọng Gaia cho rằng vật thể này có thể là một sao lùn trắng đặc biệt lớn. Để tìm hiểu thêm về ngôi sao chết bất thường này, các nhà khoa học đã phân tích nó bằng dữ liệu từ Kính viễn vọng William Herschel ở Quần đảo Canary.
Bằng cách kiểm tra quang phổ màu sắc trong ánh sáng phát ra từ sao lùn trắng, các nhà thiên văn học đã có thể xác định được các hóa chất bên trong ngôi sao. Thật bất ngờ, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một lượng carbon cao trong bầu khí quyển của vật thể, điều mà các nhà khoa học chưa từng thấy trước đây ở các sao lùn trắng.
"Một sao lùn trắng có cấu trúc bên trong giống như một củ hành, trong đó nó ở trong các lớp", tác giả chính của nghiên cứu Mark Hollands, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Warwick ở Anh, nói với Space.com. "Trong lõi của sao lùn trắng, phần lớn khối lượng của nó được tạo thành từ carbon và oxy, và sau đó bạn thường có một lớp helium trên đó, và sau đó là một lớp hydro. Vì vậy, khi bạn hướng kính viễn vọng vào một màu trắng lùn, bạn chỉ nhìn thấy các lớp bên ngoài. "
Cấu trúc đó có nghĩa là các nhà khoa học nghiên cứu sao lùn trắng thường chỉ thấy hydro hoặc chỉ helium, hoặc có lẽ là hỗn hợp của helium và carbon. Nhưng đó không phải là những gì Hollands và đồng nghiệp đã nhìn thấy ở ngôi sao lùn trắng này.
"Bạn không bao giờ mong đợi nhìn thấy hydro và carbon trộn lẫn với nhau trong một sao lùn trắng - cần có một lớp helium giữ chúng tách biệt", Hollands nói. "Điều đó thực sự kỳ lạ và rất đáng ngạc nhiên và đặt ra câu hỏi lớn về việc điều đó có thể xảy ra như thế nào."
Hollands và các đồng nghiệp của ông cho biết họ có một giải pháp cho câu đố này: Cấu trúc kỳ lạ bắt nguồn khi hai ngôi sao lùn trắng khác đập vào nhau và bộ phận bên trong của chúng trộn lẫn, các nhà khoa học viết. Nhưng sao lùn trắng khổng lồ mới không đủ lớn để kích hoạt siêu tân tinh, khiến ngôi sao lớn kỳ lạ còn nguyên vẹn.
Đối với các nhà nghiên cứu, một manh mối chính cho bí ẩn này là khối lượng của sao lùn trắng này. Hầu hết các sao lùn trắng có khối lượng khoảng 0,6 lần mặt trời, nhưng WDJ0551 + 4135 gần gấp đôi khối lượng sao lùn trắng trung bình, với khối lượng 1,14 mặt trời, tất cả được nén vào một không gian chỉ bằng 2/3 đường kính Trái đất.
Một manh mối khác là tuổi rõ ràng của sao lùn trắng này. Các sao lùn trắng già hơn thường mát hơn và quay quanh trung tâm của dải Ngân Hà nhanh hơn so với các đồng nghiệp trẻ hơn của họ, bởi vì họ đã mất nhiều nhiệt hơn theo thời gian và đã trải qua nhiều tương tác hấp dẫn hơn với các ngôi sao khác giúp họ tăng tốc. Tuy nhiên, WDJ0551 + 4135 di chuyển nhanh hơn 99% các sao lùn trắng gần đó có cùng nhiệt độ, cho thấy rằng một trong hai phép đo tuổi này bị lệch.
Các nhà nghiên cứu biết WDJ0551 + 4135 có thành phần kỳ lạ, khối lượng gấp đôi so với sao lùn trắng trung bình và tuổi có vẻ tương đối trẻ nếu nhìn vào sức nóng của ngôi sao nhưng tương đối già nếu nhìn vào chuyển động của nó. Các nhà thiên văn nhận ra rằng một sự kiện có thể giải thích tất cả những bí ẩn này: WDJ0551 + 4135 hình thành khi hai sao lùn trắng va chạm, làm nóng sao lùn trắng và khởi động lại quá trình làm mát của nó.
"Mặc dù có rất nhiều bằng chứng cho thấy các vụ sáp nhập như vậy xảy ra, bao gồm các ví dụ ở các thiên hà xa xôi, thực sự chọn ra một sao lùn trắng và nói rằng đây là từ một vụ sáp nhập khá khó khăn", Hollands nói. "Đây chỉ là một trong số ít các trường hợp có thể làm điều đó và là trường hợp duy nhất được xác định thông qua thành phần của nó."
Các nhà khoa học cho biết, vụ sáp nhập xảy ra khoảng 1,3 tỷ năm trước. Nhưng sự kiện đó đã thiết lập lại tuổi làm mát của WDJ0551 + 4135, khiến cho việc xác định tuổi của hai sao lùn trắng ban đầu rất khó khăn, có thể đã có hàng tỷ năm tuổi.
Có ít sao lùn trắng Hollands cho biết, lớn như WDJ0551 + 4135, nhưng có nhiều sao lùn trắng lớn hơn so với các mô hình hình thành sao lùn trắng hiện tại có thể dự đoán, Hollands nói, cho thấy một số trong số chúng có thể đã hình thành thông qua sáp nhập. Các nhà nghiên cứu cho biết họ đặc biệt phấn khích với cái nhìn sâu sắc về ngôi sao lùn trắng này và những người khác giống như nó có thể cung cấp trên ranh giới giữa sao lùn trắng khổng lồ và siêu tân tinh.
Các nhà thiên văn học cũng có thể tìm hiểu thêm về phần bên trong của WDJ0551 + 4135 bằng cách kiểm tra các xung tinh tế trong độ sáng do sóng truyền qua bên trong ngôi sao, Hollands nói. Nếu các nhà khoa học có thể phát hiện nhiều sóng có tần số khác nhau đi qua sao lùn trắng này, họ có thể tìm hiểu thêm về cấu trúc bên trong của ngôi sao. "Điều đó có thể cung cấp những hiểu biết độc lập về việc ngôi sao này hình thành từ một vụ sáp nhập", Hollands nói.
Các nhà khoa học chi tiết phát hiện của họ trực tuyến thứ Hai (ngày 2 tháng 3) trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên.
- Biết tiểu thuyết của bạn: Giải thích sao nổ (infographic)
- Thư viện ảnh: Những ngôi sao chết chóc tiêu thụ các hành tinh ngoài hành tinh đá
- Sao lùn đen: Sự kết thúc (lý thuyết) của quá trình tiến hóa sao
