Khi một ngôi sao cạn kiệt nhiên liệu hạt nhân của mình đến hết tuổi thọ, nó trải qua sự sụp đổ lực hấp dẫn và trút bỏ các lớp bên ngoài. Điều này dẫn đến một vụ nổ tuyệt vời được gọi là siêu tân tinh, có thể dẫn đến việc tạo ra một lỗ đen, pulsar hoặc sao lùn trắng. Và mặc dù có nhiều thập kỷ quan sát và nghiên cứu, vẫn còn nhiều nhà khoa học không biết về hiện tượng này.
May mắn thay, các quan sát liên tục và các công cụ cải tiến đang dẫn đến tất cả các loại khám phá mang lại cơ hội cho những hiểu biết mới. Chẳng hạn, một nhóm các nhà thiên văn học với Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO) và NASA gần đây đã quan sát thấy một khẩu súng thần công của súng thần tốc phát ra từ siêu tân tinh được cho là đã tạo ra nó. Phát hiện này đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cách các pulsar có thể tăng tốc từ siêu tân tinh.
Pulsar, được chỉ định là PSR J0002 + 6216 (J0002), nằm cách Trái đất khoảng 6.500 năm ánh sáng. Ban đầu nó được phát hiện vào năm 2017 bởi các nhà khoa học công dân làm việc cho một dự án có tên [được bảo vệ bằng email], dựa trên các tình nguyện viên để phân tích dữ liệu từ Kính viễn vọng không gian tia gamma Fermi của NASA (FGST). Dự án này đã chịu trách nhiệm cho việc phát hiện 23 pulsar cho đến nay.
Tuy nhiên, chính phát hiện này đặc biệt quan trọng. Kể từ khi được phát hiện lần đầu tiên, một nhóm do Frank Schinzel thuộc Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO) dẫn đầu đã tiến hành quan sát vô tuyến theo dõi bằng cách sử dụng Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) ở New Mexico. Những điều này cho thấy pulsar có đuôi gồm các hạt bị sốc và năng lượng từ tính kéo dài 13 năm ánh sáng phía sau nó.
Điều thú vị hơn nữa là cái đuôi này chỉ về phía trung tâm của tàn dư siêu tân tinh nằm cách nó 53 năm ánh sáng (CTB 1). Cái đuôi này là kết quả của sự chuyển động nhanh xung của pulsar qua khí liên sao, dẫn đến sóng xung kích tạo ra năng lượng từ tính và các hạt gia tốc khi thức dậy. Như Shinzel đã giải thích trong một thông cáo báo chí gần đây của NASA:
Nhờ vào cái đuôi giống như phi tiêu hẹp và góc nhìn tình cờ, chúng ta có thể theo dõi xung này thẳng trở lại nơi sinh của nó. Nghiên cứu sâu hơn về vật thể này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách những vụ nổ này có thể kích hoạt các ngôi sao neutron ở mức độ cao như vậy.
Dựa vào dữ liệu của Fermi, nhóm nghiên cứu đã có thể đo được tốc độ và hướng di chuyển của pulsar. Điều này đã được thực hiện thông qua một kỹ thuật được gọi là Thời gian xung xung nhịp, trong đó các tia sáng tia gamma xảy ra với mỗi vòng quay của xung (trong trường hợp J0002, 8,7 lần một giây) được sử dụng để theo dõi chuyển động.
Từ đó, nhóm nghiên cứu xác định rằng J0002 đang di chuyển với vận tốc khoảng 1125 km / s (700 mps) hoặc 4 triệu km / h (2,5 triệu dặm / giờ). Trước đây, các nhà khoa học đã quan sát các pulsar di chuyển ở tốc độ cao, nhưng với vận tốc trung bình chậm hơn khoảng năm lần - 240 km / s (150 mps). Như Dale Frail (một nhà nghiên cứu từ NRAO, thành viên của nhóm khám phá) đã giải thích:
Các mảnh vỡ vụ nổ trong tàn dư siêu tân tinh ban đầu mở rộng nhanh hơn chuyển động xung Pulsar. Tuy nhiên, các mảnh vỡ đã bị chậm lại do cuộc chạm trán của nó với vật liệu mong manh trong không gian giữa các vì sao, vì vậy, pulsar đã có thể bắt kịp và vượt qua nó.
Nhóm nghiên cứu cũng xác định rằng pulsar cuối cùng sẽ bắt kịp lớp vỏ mở rộng được tạo ra bởi siêu tân tinh. Lúc đầu, các mảnh vỡ siêu tân tinh có thể di chuyển ra ngoài nhanh hơn J0002, nhưng sau khoảng 5000 nghìn năm, sự tương tác vỏ sò với khí liên sao dần dần chậm lại. Đến 10.000 năm, đó là những gì các nhà thiên văn học đang nhìn thấy bây giờ, pulsar nằm ngoài vỏ.
Trong khi các nhà thiên văn học từ lâu đã biết rằng các pulsar có thể có một cú đá tốc độ từ vụ nổ siêu tân tinh tạo ra chúng, họ vẫn không rõ ràng về cách điều đó xảy ra. Một lời giải thích có thể là sự bất ổn trong ngôi sao sụp đổ có thể tạo ra một vùng vật chất dày đặc, chuyển động chậm, bắt đầu kéo ngôi sao neutron theo, dần dần đẩy nó ra khỏi tâm vụ nổ.
Frail này đang di chuyển đủ nhanh để cuối cùng nó sẽ thoát khỏi thiên hà Milky Way của chúng ta, Fra nói. Cơ chế số nhiều để sản xuất cú đá đã được đề xuất. Những gì chúng ta thấy trong PSR J0002 + 6216 hỗ trợ cho ý tưởng rằng sự không ổn định thủy động lực trong vụ nổ siêu tân tinh chịu trách nhiệm cho tốc độ cao của pulsar này.
Nhìn về phía trước, nhóm nghiên cứu có kế hoạch tiến hành các quan sát bổ sung bằng cách sử dụng VLA, Tổ chức khoa học quốc gia về dòng rất dài (VLBA) và Đài quan sát tia X của NASA. Những phần tiếp theo này hy vọng sẽ cung cấp nhiều manh mối hơn về việc sao xung này tăng tốc rất nhanh, có thể đi một chặng đường dài để giải quyết một số bí ẩn vẫn bao quanh vụ nổ siêu tân tinh.
Những kết quả này gần đây đã được chia sẻ tại cuộc họp của Phòng Vật lý thiên văn Năng lượng cao (Head) lần thứ 17 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ, được tổ chức từ ngày 17 đến 21 tháng 3 tại Monterey, California. Chúng cũng là chủ đề của một nghiên cứu đang được xem xét để công bố trong số mới nhất của Tạp chí Vật lý thiên văn.
