Một siêu tân tinh là một sự kiện hiếm có và tuyệt vời. Vì những vụ nổ dữ dội này chỉ diễn ra khi một ngôi sao khổng lồ đạt đến giai đoạn cuối cùng của tuổi thọ tiến hóa của nó - khi nó đã cạn kiệt tất cả nhiên liệu và trải qua sự sụp đổ lõi - hoặc khi một sao lùn trắng trong hệ sao nhị phân tiêu thụ bạn đồng hành của nó, có thể chứng kiến một là khá đặc quyền.
Nhưng gần đây, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã chứng kiến một thứ thậm chí còn hiếm hơn - một sự kiện siêu tân tinh dường như đang xảy ra trong chuyển động chậm. Trong khi siêu tân tinh thuộc loại này (SN Type Ibn) thường được đặc trưng bởi sự gia tăng nhanh chóng đến độ sáng cực đại và sự suy giảm nhanh chóng, siêu tân tinh đặc biệt này mất một thời gian dài chưa từng thấy để đạt được độ sáng tối đa, và sau đó từ từ mờ dần.
Vì mục đích nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu - bao gồm các thành viên từ Anh, Ba Lan, Thụy Điển, Bắc Ireland, Hà Lan và Đức - đã nghiên cứu một sự kiện Type Ibn được gọi là OGLE-2014-SN-13. Những vụ nổ này được cho là kết quả của những ngôi sao khổng lồ (đã mất vỏ bọc hydro bên ngoài) trải qua sự sụp đổ lõi và có ejecta tương tác với một đám mây vật chất giàu helium (CSM).
Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Tiểu vương quốc Karamehmetoglu thuộc Trung tâm Oskar Klein tại Đại học Stockholm. Như ông nói với Tạp chí Không gian qua email:
Siêu tân tinh loại Ibn được cho là vụ nổ của những ngôi sao rất lớn, được bao quanh bởi một khu vực dày đặc vật liệu cực kỳ giàu heli. Chúng tôi suy ra sự tồn tại của Helium này thông qua sự hiện diện của các vạch phát xạ helium hẹp trong quang phổ quang học của chúng. Chúng tôi cũng tin rằng có rất ít, nếu có bất kỳ Hydrogen nào ở ngay xung quanh ngôi sao, bởi vì nếu nó ở đó, nó sẽ xuất hiện mạnh hơn nhiều so với Helium trong quang phổ. Như bạn có thể tưởng tượng, loại cấu hình này rất hiếm, vì hydro là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ cho đến nay.
Như đã lưu ý, siêu tân tinh Type Ibn được đặc trưng bởi sự gia tăng đột ngột và mạnh mẽ về độ sáng của chúng, sau đó giảm nhanh chóng. Tuy nhiên, khi quan sát OGLE-2014-SN-131 - mà họ đã phát hiện vào ngày 11 tháng 11 năm 2014 bằng cách sử dụng Thí nghiệm thấu kính hấp dẫn quang học (OGLE) tại Đài quan sát thiên văn của Đại học Warsaw - họ đã chứng kiến một điều hoàn toàn khác.
Karamehmetoglu cho biết, OG OGLE-2014-SN-131 khác biệt vì phải mất gần 50 ngày, so với thời gian điển hình hơn ~ 1 tuần, để nó trở nên tươi sáng, Karamehmetoglu cho biết. Sau đó, nó cũng giảm tương đối chậm. Thực tế là nó mất nhiều thời gian hơn nhiều lần so với mức tăng tối đa thông thường, không giống với bất kỳ Ibn nào đã được nghiên cứu trước đây, khiến nó trở thành một vật thể rất độc đáo.
Nhờ dữ liệu thu được từ Hệ thống phát hiện thoáng qua OGLE-IV, họ đã có thể đặt OGLE-2014-SN-131 ở khoảng cách khoảng 372 ± 9 megapixel (từ 1183,95 đến 1242,66 triệu năm ánh sáng) từ Trái đất. Sau đó, điều này đã được theo dõi bằng các quan sát trắc quang sử dụng kính viễn vọng OGLE tại Đài thiên văn Las Campanas ở Chile và Máy dò quang / cận hồng ngoại Gamma-Ray (GROND) tại Đài thiên văn La Silla.
Nhóm nghiên cứu cũng thu được dữ liệu quang phổ sử dụng Kính thiên văn công nghệ mới ESO (NTT) tại La Silla và Kính thiên văn rất lớn (VLT) tại Đài thiên văn Paranal (cả hai đều nằm ở Chile). Ngoài việc có thời gian tăng dài bất thường, dữ liệu kết hợp cũng chỉ ra rằng siêu tân tinh có đường cong ánh sáng rộng bất thường. Để giải thích tất cả điều này, nhóm nghiên cứu đã xem xét một số khả năng.
Để bắt đầu, họ đã xem xét các mô hình phân rã hoạt động vô tuyến tiêu chuẩn, được biết là cung cấp năng lượng cho các bóng đèn của hầu hết các siêu tân tinh loại I và loại II khác. Tuy nhiên, những điều này không thể giải thích cho những gì họ đã quan sát được với OGLE-2014-SN-131. Do đó, họ bắt đầu xem xét các kịch bản kỳ lạ hơn, bao gồm năng lượng là đầu vào từ một ngôi sao neutron trẻ, đang quay nhanh (hay còn gọi là một nam châm) gần đó.
Mặc dù mô hình này sẽ giải thích hành vi của OGLE-2014-SN-131, nhưng nó bị hạn chế ở chỗ chưa biết hoàn cảnh nào sẽ cần thiết để gọi một nam châm. Do đó, Karamehmetoglu và nhóm của ông cũng đã xem xét khả năng các vụ nổ có thể được cung cấp bởi các cú sốc được tạo ra bởi sự tương tác của vật liệu bị đẩy ra từ siêu tân tinh với CSM giàu helium.
Nhờ dữ liệu quang phổ thu được từ NTT và VLT, họ biết rằng vật liệu như vậy tồn tại xung quanh ngôi sao và do đó mô hình có thể tái tạo hành vi quan sát được. Như Karamehmetoglu đã giải thích, chính vì lý do này mà họ ủng hộ mô hình này hơn các mô hình khác:
Trong kịch bản này, lý do OGLE-2014-SN-131 khác với Type Ibn SNe khác là do bản chất to lớn khác thường của ngôi sao tiền bối của nó. Một ngôi sao rất lớn, nặng gấp 40-60 lần Mặt trời của chúng ta, nằm trong một thiên hà có kim loại thấp, có lẽ đã sinh ra SN này bằng cách trục xuất một lượng lớn vật chất giàu heli, sau đó phát nổ thành SN.
Ngoài việc là một sự kiện độc đáo, nghiên cứu này còn có một số ý nghĩa quyết liệt đối với thiên văn học và nghiên cứu về siêu tân tinh. Nhờ phát hiện OGLE-2014-SN-131, bất kỳ mô hình nào trong tương lai cố gắng giải thích cách thức siêu tân tinh Type Ibn hiện có một ràng buộc nghiêm ngặt. Đồng thời, các nhà thiên văn học hiện có một mô hình hiện có để xem xét liệu và khi họ chứng kiến các siêu tân tinh khác có thời gian phát triển đặc biệt dài.
Nhìn về phía trước, đây chính xác là những gì Karamehmetoglu và các đồng nghiệp hy vọng sẽ làm được. Trong nỗ lực tiếp theo của chúng tôi, chúng tôi sẽ nghiên cứu các loại SN khác, ít hiếm hơn, có thời gian phát triển dài, và do đó có thể được tạo ra bởi các ngôi sao rất lớn, ông nói. Chúng tôi sẽ tận dụng lợi thế của công việc khung so sánh mà chúng tôi đã phát triển khi nghiên cứu OGLE-2014-SN-131.
Một lần nữa, Vũ trụ đã dạy chúng ta rằng hai trong số các khía cạnh quan trọng hơn của nghiên cứu khoa học là khả năng thích ứng và cam kết khám phá liên tục. Khi mọi thứ không phù hợp với các mô hình hiện có, hãy phát triển các mô hình mới và thử nghiệm chúng!
