Khi những ngôi sao khổng lồ đến cuối vòng đời, chúng phát nổ trong một siêu tân tinh khổng lồ và loại bỏ hầu hết vật chất của chúng. Những gì trái còn lại là một máy nghiền xung động tinh tinh, một ngôi sao neutron siêu dày đặc, có từ tính cao, quay nhanh và phát ra các chùm bức xạ điện từ. Cuối cùng, những ngôi sao này mất năng lượng quay và bắt đầu chậm lại, nhưng chúng có thể tăng tốc trở lại với sự trợ giúp của người bạn đồng hành.
Theo một nghiên cứu gần đây, một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã chứng kiến sự kiện hiếm gặp này khi quan sát một xung cực chậm nằm trong thiên hà Andromeda lân cận (XB091D). Kết quả nghiên cứu của họ chỉ ra rằng pulsar này đã tăng tốc trong một triệu năm qua, có khả năng là kết quả của một người bạn đồng hành bị bắt giữ đã khôi phục tốc độ quay nhanh của nó.
Thông thường, khi một pulsar kết hợp với một ngôi sao bình thường, kết quả là một hệ nhị phân bao gồm một pulsar và sao lùn trắng. Điều này xảy ra sau khi pulsar kéo ra các lớp bên ngoài của một ngôi sao, biến nó thành một sao lùn trắng. Sau đó, vật liệu từ các lớp bên ngoài này tạo thành một đĩa bồi tụ xung quanh pulsar, tạo ra một điểm nóng, nóng tỏa ra trong quang phổ tia X và nhiệt độ có thể lên tới hàng triệu độ.
Nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Ivan Zolotukhin thuộc Viện Thiên văn học Sternberg tại Đại học Quốc gia Lomonosov Moscow (MSU), và bao gồm các nhà thiên văn học từ Đại học Toulouse, Viện Vật lý Thiên văn Quốc gia (INAF) và Đài quan sát Vật lý Thiên văn Smithsonian. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trong Tạp chí Vật lý thiên văn dưới tiêu đề Rô-bốt X-quang quay chậm nhất trong cụm sao hình cầu ngoài luồng.
Khi họ nêu trong bài báo của mình, việc phát hiện ra pulsar này đã được thực hiện nhờ dữ liệu được thu thập bởi đài quan sát không gian XMM-Newton từ năm 2000-2013. Trong thời gian này, XMM-Newton đã thu thập thông tin về khoảng 50 tỷ photon tia X, được các nhà thiên văn học tại Lomosov MSU kết hợp thành một cơ sở dữ liệu trực tuyến mở.
Cơ sở dữ liệu này đã cho phép các nhà thiên văn học xem xét kỹ hơn về nhiều vật thể được phát hiện trước đó. Điều này bao gồm XB091D, một pulsar với khoảng thời gian là giây (hay còn gọi là pulsar thứ hai của Hồi) nằm trong một trong những cụm sao hình cầu lâu đời nhất trong thiên hà Andromeda. Tuy nhiên, việc tìm kiếm các bức ảnh X quang cho phép chúng mô tả XB091D không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Như Ivan Zolotukhin đã giải thích trong thông cáo báo chí của MSU:
Các máy dò trên XMM-Newton chỉ phát hiện một photon từ xung này sau mỗi năm giây. Do đó, việc tìm kiếm các pulsar trong số dữ liệu XMM-Newton mở rộng có thể được so sánh với việc tìm kiếm kim trong một đống cỏ khô. Trên thực tế, đối với khám phá này, chúng tôi đã phải tạo ra các công cụ toán học hoàn toàn mới cho phép chúng tôi tìm kiếm và trích xuất tín hiệu định kỳ. Về mặt lý thuyết, có rất nhiều ứng dụng cho phương pháp này, bao gồm cả những ứng dụng ngoài thiên văn học.
Dựa trên tổng số 38 quan sát XMM-Newton, nhóm nghiên cứu đã kết luận rằng pulsar này (là pulsar duy nhất được biết đến thuộc loại này ngoài thiên hà của chúng ta vào thời điểm đó), đang ở giai đoạn đầu tiên của trẻ hóa trẻ em. Nói tóm lại, các quan sát của họ chỉ ra rằng pulsar bắt đầu tăng tốc chưa đầy 1 triệu năm trước. Kết luận này dựa trên thực tế rằng XB091D là pulsar cụm sao quay chậm nhất được phát hiện cho đến nay.
Ngôi sao neutron hoàn thành một vòng quay trong 1,2 giây, chậm hơn 10 lần so với người giữ kỷ lục trước đó. Từ dữ liệu họ quan sát được, họ cũng có thể mô tả môi trường xung quanh XB091D. Ví dụ, họ phát hiện ra rằng pulsar và cặp nhị phân của nó nằm trong cụm sao hình cầu cực kỳ dày đặc (B091D) trong thiên hà Andromeda - cách đó khoảng 2,5 triệu năm ánh sáng.
Cụm sao này được ước tính là 12 tỷ năm tuổi và chứa hàng triệu ngôi sao cũ, mờ nhạt. Trong khi đó, đồng hành của nó là một ngôi sao khối lượng mặt trời 0,8 và hệ thống nhị phân có thời gian quay là 30,5 giờ. Và trong khoảng 50.000 năm, họ ước tính, pulsar sẽ tăng tốc đủ để một lần nữa có chu kỳ quay được đo bằng mili giây - tức là một mili giây.
Thật thú vị, vị trí XB910D trên khu vực rộng lớn của các ngôi sao mật độ siêu cao này là điều cho phép nó bắt được một người bạn đồng hành khoảng 1 triệu năm trước và bắt đầu quá trình trẻ hóa lại ngay từ đầu. Như Zolotukhin đã giải thích:
Trong thiên hà của chúng ta, không có các xung tia X chậm như vậy được quan sát thấy trong 150 cụm sao hình cầu đã biết, bởi vì lõi của chúng không đủ lớn và dày đặc để tạo thành các sao nhị phân gần với tốc độ đủ cao. Điều này chỉ ra rằng lõi cụm B091D, với thành phần cực kỳ dày đặc của các ngôi sao trong XB091D, lớn hơn nhiều so với cụm sao thông thường. Vì vậy, chúng ta đang đối phó với một vật thể lớn và khá hiếm gặp với tàn dư dày đặc của một thiên hà nhỏ mà thiên hà Andromeda từng nuốt chửng. Mật độ của các ngôi sao ở đây, trong một khu vực rộng khoảng 2,5 năm ánh sáng, cao hơn khoảng 10 triệu lần so với vùng lân cận của Mặt trời.
Nhờ nghiên cứu này và các công cụ toán học mà nhóm nghiên cứu đã phát triển để tìm ra nó, các nhà thiên văn học có thể sẽ có thể xem lại nhiều vật thể được phát hiện trước đó trong những năm tới. Trong các tập dữ liệu khổng lồ này, có thể có nhiều ví dụ về các sự kiện thiên văn hiếm gặp, chỉ chờ được chứng kiến và mô tả đúng.
Đọc thêm: Tạp chí Vật lý thiên văn, Đại học quốc gia Lomonosov Moscow
