Tàn dư siêu tân tinh. Nhấn vào đây để phóng to
Một tàn dư siêu tân tinh trong Đám mây Magellan nhỏ chỉ 1.000 năm tuổi; làm cho nó trở thành một trong những người trẻ nhất từng được phát hiện Các lý thuyết hiện tại về siêu tân tinh dự đoán rằng nó phải có lượng bụi gấp 100 lần mà các nhà thiên văn học có thể phát hiện ra. Có thể các sóng xung kích siêu tân tinh ngăn chặn sự hình thành bụi hoặc một lượng lớn bụi lạnh hơn chỉ có thể nhìn thấy bằng các dụng cụ hồng ngoại.
Một trong những tàn dư siêu tân tinh trẻ nhất được biết đến, một quả bóng bụi đỏ phát sáng được tạo ra bởi vụ nổ 1.000 năm trước của một ngôi sao siêu lớn trong một thiên hà gần đó, Đám mây Magellan nhỏ, biểu hiện vấn đề tương tự như những ngôi sao nổ tung trong thiên hà của chúng ta: quá ít bụi .
Các phép đo gần đây của Đại học California, Berkeley, các nhà thiên văn học sử dụng camera hồng ngoại trên tàu Kính viễn vọng Không gian Spitzer của NASA, nhiều nhất là một phần trăm lượng bụi được dự đoán bởi các lý thuyết hiện tại về siêu tân tinh sụp đổ, hầu như không có khối lượng của các hành tinh trong hệ mặt trời .
Sự khác biệt này đặt ra một thách thức đối với các nhà khoa học đang cố gắng tìm hiểu nguồn gốc của các ngôi sao trong vũ trụ sơ khai, bởi vì bụi được tạo ra chủ yếu từ các ngôi sao nổ tung được cho là hạt giống hình thành các ngôi sao thế hệ mới. Trong khi tàn dư của các ngôi sao nổ tung siêu lớn trong thiên hà Milky Way cũng cho thấy ít bụi hơn dự đoán, các nhà thiên văn học đã hy vọng rằng siêu tân tinh trong Đám mây Magellan nhỏ ít tiến hóa sẽ phù hợp hơn với các mô hình của chúng.
Hầu hết các công việc trước đây chỉ tập trung vào thiên hà của chúng tôi bởi vì chúng tôi không có đủ độ phân giải để nhìn xa hơn vào các thiên hà khác, chuyên gia vật lý thiên văn Snezana Stanimirovic, một nhà nghiên cứu tại UC Berkeley cho biết. Tuy nhiên, với Spitzer, chúng ta có thể thu được những quan sát có độ phân giải thực sự cao của Đám mây Magellan nhỏ, cách đó 200.000 năm ánh sáng. Vì các siêu tân tinh trong các điều kiện trải nghiệm Đám mây Magellan Nhỏ tương tự như những điều chúng ta mong đợi đối với các thiên hà ban đầu, đây là một thử nghiệm độc đáo về sự hình thành bụi trong vũ trụ sơ khai.
Stanimirovic báo cáo những phát hiện của mình trong một bài thuyết trình và họp báo ngày hôm nay (Thứ ba, ngày 6 tháng 6) tại một cuộc họp của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại Calgary, Alberta, Canada.
Stanimirovic suy đoán rằng sự khác biệt giữa lý thuyết và quan sát có thể xuất phát từ điều gì đó ảnh hưởng đến hiệu quả mà các nguyên tố nặng ngưng tụ thành bụi, từ tốc độ phá hủy bụi cao hơn nhiều trong sóng xung kích siêu tân tinh đầy năng lượng, hoặc bởi vì các nhà thiên văn đang thiếu một lượng rất lớn lạnh hơn bụi có thể được ẩn từ camera hồng ngoại.
Phát hiện này cũng cho thấy rằng các vị trí thay thế của sự hình thành bụi, đặc biệt là những cơn gió mạnh từ các ngôi sao lớn, có thể là những đóng góp quan trọng hơn cho bể bụi trong các thiên hà nguyên thủy hơn là siêu tân tinh.
Những ngôi sao khổng lồ - nghĩa là, những ngôi sao lớn hơn mặt trời của chúng ta từ 10 đến 40 lần - được cho là sẽ kết thúc cuộc sống của chúng bằng sự sụp đổ lớn của lõi của chúng, thổi bay các lớp bên ngoài của các ngôi sao, phun ra các nguyên tố nặng như silicon, carbon và sắt trong việc mở rộng các đám mây hình cầu. Bụi này được cho là nguồn nguyên liệu cho sự hình thành của một thế hệ sao mới với các nguyên tố nặng hơn, được gọi là kim loại,, ngoài ra còn có khí hydro và khí heli dồi dào hơn nhiều.
Stanimirovic và các đồng nghiệp tại UC Berkeley, Đại học Harvard, Viện Công nghệ California (Caltech), Đại học Boston và một số viện quốc tế hợp tác được gọi là Khảo sát Spitzer của Đám mây Magellan nhỏ (S3MC). Nhóm này tận dụng độ phân giải chưa từng có của kính viễn vọng Spitzer để nghiên cứu sự tương tác trong thiên hà giữa các ngôi sao lớn, các đám mây bụi phân tử và môi trường của chúng.
Theo Alberto Bolatto, cộng tác viên nghiên cứu tại UC Berkeley và là nhà điều tra chính của dự án S3MC, Đám mây Magellan nhỏ giống như một phòng thí nghiệm để kiểm tra sự hình thành bụi trong các thiên hà với điều kiện gần hơn với các thiên hà trong vũ trụ sơ khai.
Hầu hết các bức xạ được tạo ra bởi tàn dư siêu tân tinh được phát ra từ phần hồng ngoại của quang phổ, ông Bryan Gaensler thuộc Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian ở Cambridge, Mass., Với Spitzer, cuối cùng chúng ta cũng có thể thấy những vật thể này trông như thế nào .
Được gọi là thiên hà bất thường lùn, Đám mây Magellan nhỏ và bạn đồng hành của nó, Đám mây Magellan Lớn, quay quanh Dải Ngân hà lớn hơn nhiều. Cả ba đều khoảng 13 tỷ năm tuổi. Qua nhiều thời gian, Dải Ngân hà đã đẩy và kéo các thiên hà vệ tinh này, tạo ra nhiễu loạn bên trong có thể chịu trách nhiệm cho tốc độ hình thành sao chậm hơn và do đó, quá trình tiến hóa chậm khiến Đám mây Magellanic nhỏ trông giống như các thiên hà trẻ hơn nhìn xa hơn.
Thiên hà này đã thực sự có một quá khứ hoang dã, theo Stan Stanimirovic. Tuy nhiên, vì điều này, hàm lượng bụi và sự phong phú của các nguyên tố nặng trong Đám mây Magellan nhỏ thấp hơn nhiều so với trong thiên hà của chúng ta, cô nói, trong khi trường bức xạ giữa các vì sao mạnh hơn thiên hà Milky Way . Tất cả những yếu tố này đã có mặt trong vũ trụ sơ khai.
Nhờ có 50 giờ quan sát với Camera hồng ngoại của Spitzer (IRAC) và Máy quang kế đa ảnh (MIPS), nhóm khảo sát S3MC đã chụp được phần trung tâm của thiên hà vào năm 2005. Trong một phần của hình ảnh đó, Stanimirovic đã nhận thấy một bong bóng hình cầu màu đỏ. cô đã phát hiện ra chính xác tương ứng với một nguồn tia X mạnh mẽ được quan sát trước đây bởi vệ tinh quan sát tia X Chandra của NASA. Quả bóng hóa ra là tàn dư siêu tân tinh, 1E0102.2-7219, được nghiên cứu nhiều trong vài năm qua ở các dải quang, tia X và radio, nhưng chưa từng thấy trong tia hồng ngoại.
Bức xạ hồng ngoại được phát ra bởi các vật thể ấm và trên thực tế, bức xạ từ tàn dư siêu tân tinh, chỉ nhìn thấy được trong một dải bước sóng, chỉ ra rằng bong bóng bụi 1.000 năm tuổi gần như đồng đều 120 Kelvin, tương ứng với 244 độ F dưới 0. E0102, trong số những người trẻ nhất thứ ba của tất cả các tàn tích siêu tân tinh được biết đến, có lẽ là kết quả của sự bùng nổ của một ngôi sao 20 lần so với kích thước của mặt trời, và các mảnh vỡ đã được mở rộng với khoảng 1.000 km mỗi giây (2 triệu dặm một giờ) kể từ đó.
Dữ liệu hồng ngoại tạo cơ hội để xem liệu các thế hệ sao trước đó - những sao có lượng kim loại nặng dồi dào thấp - có tương ứng chặt chẽ hơn với các lý thuyết hiện tại về sự hình thành bụi trong việc nổ tung các ngôi sao siêu lớn hay không. Thật không may, lượng bụi - gần một phần nghìn khối lượng Mặt trời - ít hơn 100 lần so với dự đoán, tương tự như tình huống với tàn dư siêu tân tinh nổi tiếng Cassiopeia A trong Dải Ngân hà.
Nhóm S3MC lên kế hoạch quan sát quang phổ trong tương lai với kính viễn vọng Spitzer sẽ cung cấp thông tin về thành phần hóa học của các hạt bụi hình thành trong vụ nổ siêu tân tinh.
Công trình được tài trợ bởi Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia và Quỹ Khoa học Quốc gia.
Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA ở Pasadena, Calif., Quản lý sứ mệnh của Kính viễn vọng không gian Spitzer cho Ban giám đốc sứ mệnh khoa học của NASA, có trụ sở tại Washington, D.C. Các hoạt động khoa học được thực hiện tại Trung tâm khoa học Spitzer ở Caltech, cũng ở Pasadena. JPL là một bộ phận của Caltech.
Nguồn gốc: UC Berkeley Tin tức phát hành
