Khi các hiện tượng thiên văn diễn ra, siêu tân tinh là một trong những điều hấp dẫn và ngoạn mục nhất. Quá trình này xảy ra khi một số loại sao nhất định đến hết tuổi thọ của chúng, nơi chúng phát nổ và ném ra các lớp bên ngoài. Nhờ các thế hệ nghiên cứu, các nhà thiên văn học đã có thể phân loại hầu hết các siêu tân tinh được quan sát thành một trong hai loại (Loại I và Loại II) và xác định loại sao nào là tiền thân cho mỗi loại.
Tuy nhiên, cho đến nay, các nhà thiên văn học vẫn chưa thể xác định loại sao cuối cùng dẫn đến siêu tân tinh Type Ic - một loại đặc biệt trong đó một ngôi sao trải qua sự sụp đổ lõi sau khi bị tước hydro và helium. Nhưng nhờ vào nỗ lực của hai nhóm các nhà thiên văn học đã nghiên cứu dữ liệu lưu trữ từ Kính thiên văn vũ trụ Hubble, các nhà khoa học hiện đã tìm thấy ngôi sao được tìm kiếm lâu dài gây ra loại siêu tân tinh này.
Về cơ bản, siêu tân tinh loại I được cho là kết quả từ các hệ nhị phân bao gồm một sao lùn trắng và một ngôi sao đồng hành quay gần nhau. Theo thời gian, sao lùn trắng sẽ bắt đầu hút vật liệu từ người bạn đồng hành cho đến khi đạt được khối lượng tới hạn. Sao lùn trắng quá tải sau đó trải qua sự sụp đổ lõi và bùng nổ trong một sự bùng nổ vô cùng sáng chói của vật chất và năng lượng.
Trong trường hợp siêu tân tinh Type Ic, chiếm khoảng 20% số sao khổng lồ phát nổ từ sự sụp đổ lõi, ngôi sao này đã mất lớp hydro bên ngoài và phần lớn helium. Những ngôi sao này được cho là nằm trong số những ngôi sao lớn nhất được biết đến - với ít nhất 30 khối lượng Mặt trời - và vẫn sáng ngay cả sau khi rũ bỏ lớp ngoài của chúng. Do đó, nó đã là một bí ẩn tại sao các nhà thiên văn học đã không thể phát hiện ra một trước khi nó đi siêu tân tinh.
May mắn thay, vào năm 2017, một siêu tân tinh Type Ic đã được quan sát thấy đang diễn ra bên trong cụm sao trẻ trong thiên hà xoắn ốc NGC 3938, nằm cách chúng ta khoảng 65 triệu năm ánh sáng. Khám phá ban đầu được thực hiện bởi các nhà thiên văn học tại Đài thiên văn Tenagra ở Arizona, nhưng hai nhóm các nhà thiên văn học đã chuyển sang Hubble để xác định vị trí chính xác của nguồn.
Nhóm đầu tiên, dẫn đầu bởi Schuyler D. Van Dyk - một nhà khoa học nghiên cứu cao cấp tại Trung tâm phân tích và xử lý hồng ngoại Caltech Lát (IPAC) - đã chụp hình siêu tân tinh trẻ vào tháng 6 năm 2017 với Hubble Camera trường rộng 3 (WFC 3). Sau đó, họ đã sử dụng hình ảnh này để xác định vị trí tổ tiên ứng cử viên trong kho lưu trữ Hubble ảnh được chụp NGC 3938 vào tháng 12 năm 2007.
Nhóm thứ hai, dẫn đầu bởi Charles Kilpatrick thuộc Đại học California Santa Cruz, đã quan sát siêu tân tinh vào tháng 6 năm 2017 bằng hình ảnh hồng ngoại sử dụng một trong 10 kính viễn vọng tại W.M. Đài thiên văn Keck ở Hawaii. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã phân tích cùng một tài liệu lưu trữ Hubble hình ảnh như đội Van Dyk sườn để khám phá nguồn có thể.
Cả hai nhóm nghiên cứu đã công bố các nghiên cứu chỉ ra rằng tổ tiên có khả năng là một siêu sao màu xanh nằm trong một trong những nhánh xoắn ốc NGC 3938. Như Van Dyk đã chỉ ra trong một thông cáo báo chí gần đây của NASA, Tìm kiếm một tiên sinh trung thực của siêu tân tinh Ic là một giải thưởng lớn về tìm kiếm tiên sinh. Bây giờ chúng ta lần đầu tiên có một đối tượng ứng cử viên được phát hiện rõ ràng.
Việc siêu tân tinh (SN 2017ein được chỉ định) được phát hiện ở nơi đầu tiên cũng khá may mắn, như Kilpatrick giải thích:
Phần mềm Chúng tôi may mắn rằng siêu tân tinh ở gần và rất sáng, sáng hơn khoảng 5 đến 10 lần so với các siêu tân tinh Type Ic khác, điều này có thể khiến cho tổ tiên dễ tìm thấy hơn. Các nhà thiên văn học đã quan sát nhiều siêu tân tinh Type Ic, nhưng tất cả đều ở quá xa để Hubble giải quyết. Bạn cần một trong những ngôi sao to lớn, sáng chói này trong một thiên hà gần đó để tắt. Có vẻ như hầu hết các siêu tân tinh Type Ic đều ít đồ sộ hơn và do đó kém sáng hơn, và đó là lý do chúng ta trú ẩn có thể tìm thấy chúng.
Dựa trên đánh giá của họ về tổ tiên, cả hai đội đưa ra hai khả năng cho danh tính Nguồn gốc. Một mặt, họ cho rằng đó có thể là một ngôi sao khổng lồ duy nhất trong khoảng từ 45 đến 55 khối lượng Mặt trời đốt cháy rất sáng và nóng, khiến nó đốt cháy các lớp hydro và heli bên ngoài trước khi trải qua sự sụp đổ lực hấp dẫn.
Khả năng thứ hai là tổ tiên là một hệ nhị phân khổng lồ được tạo thành từ một ngôi sao nằm trong khoảng từ 60 đến 80 khối lượng Mặt trời và một người bạn đồng hành là 48 khối Mặt trời. Trong kịch bản này, ngôi sao lớn hơn đã bị các lớp hydro và heli của nó tước đi trước khi nó phát nổ như một siêu tân tinh.
Khả năng thứ hai là một chút ngạc nhiên, vì đó không phải là điều mà các nhà thiên văn mong đợi dựa trên các mô hình hiện tại. Khi nói đến siêu tân tinh loại I, các nhà thiên văn học kỳ vọng các hệ nhị phân sẽ được tạo thành từ các ngôi sao có khối lượng thấp hơn, điển hình là một sao neutron với một người bạn đồng hành đã rời khỏi chuỗi chính của nó và mở rộng để trở thành một người khổng lồ đỏ.
Do đó, việc phát hiện ra tổ tiên này đã giải quyết một điều bí ẩn cho các nhà thiên văn học. Trong một thời gian, họ đã biết rằng siêu tân tinh Type Ic bị thiếu hydro và helium và không biết tại sao. Một lời giải thích có thể là chúng bị tước đi bởi những cơn gió mạnh của các hạt tích điện. Nhưng không có bằng chứng về điều này đã từng được tìm thấy.
Khả năng khác liên quan đến các cặp nhị phân quay gần, trong đó một ngôi sao bị tước lớp ngoài của nó trước khi phát nổ. Nhưng trong trường hợp này, họ phát hiện ra rằng ngôi sao bị tước vật liệu vẫn đủ lớn để cuối cùng nó phát nổ thành siêu tân tinh Type Ic.
Như Ori Fox, một nhà nghiên cứu của Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (STSI) ở Baltimore và là thành viên của nhóm Van Dyk, đã giải thích:
Sau đó, việc giải quyết hai kịch bản sản xuất siêu tân tinh loại Ic này ảnh hưởng đến sự hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa của sao và sự hình thành sao, bao gồm cả khối lượng sao được phân phối khi chúng được sinh ra và có bao nhiêu ngôi sao hình thành trong các hệ nhị phân. Và đó là những câu hỏi mà không chỉ các nhà thiên văn học nghiên cứu về siêu tân tinh muốn biết, mà tất cả các nhà thiên văn học đều theo đuổi.
Hai đội cũng chỉ ra rằng họ đã giành chiến thắng có thể xác nhận danh tính của ngôi sao tổ tiên cho đến khi siêu tân tinh mờ dần sau khoảng hai năm. Tại thời điểm này, họ hy vọng sẽ sử dụng NASA NASA Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), dự kiến ra mắt vào năm 2021, để xem liệu tổ tiên vẫn còn rất sáng (như mong đợi) và thực hiện các phép đo chính xác hơn về độ sáng và khối lượng của nó.
Phát hiện mới nhất này không chỉ lấp đầy một số lỗ hổng trong kiến thức của chúng ta về cách một số ngôi sao hành xử khi chúng kết thúc giai đoạn trình tự chính, nó còn cung cấp cho các nhà thiên văn học cơ hội tìm hiểu thêm về sự hình thành và tiến hóa của các ngôi sao trong Vũ trụ của chúng ta . Khi các kính viễn vọng thế hệ tiếp theo trở nên có sẵn trong những năm tới, các nhà thiên văn học hy vọng sẽ đạt được những hiểu biết quan trọng về những câu hỏi này.
Nghiên cứu do Van Dyk dẫn đầu, có tựa đề là SN SN 2017ein và nhận dạng đầu tiên có thể có của một loại tiên sinh Supernova Supernova xuất hiện trong Tạp chí Vật lý thiên văn trong tháng Sáu. Nghiên cứu thứ hai, một nhà tiên tri tiềm năng cho siêu tân tinh Type Ic 2017ein, đã xuất hiện trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia tháng 10 vừa qua
