Vào ngày 23 tháng 2 năm 1987, ánh sáng từ một ngôi sao khổng lồ đang nổ tung đến Trái đất. Sự kiện diễn ra trong Đám mây Magellan Lớn, một thiên hà nhỏ cách chúng ta 168.000 năm ánh sáng bao quanh Dải Ngân hà của chúng ta, là siêu tân tinh gần nhất xảy ra trong gần 400 năm và là lần đầu tiên kể từ khi phát minh ra kính viễn vọng hiện đại.
Hơn 30 năm sau, lần đầu tiên, một nhóm nghiên cứu đã sử dụng các quan sát tia X và mô phỏng vật lý để đo chính xác nhiệt độ của các nguyên tố trong khí xung quanh ngôi sao chết. Khi sóng xung kích cực nhanh từ trái tim của siêu tân tinh đâm vào các nguyên tử trong khí xung quanh, chúng làm nóng các nguyên tử đó đến hàng trăm triệu độ F.
Những phát hiện được công bố vào ngày 21 tháng 1 trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên.
Đi chơi với một tiếng nổ
Khi những ngôi sao khổng lồ đến tuổi già, các lớp bên ngoài của chúng bong ra và nguội dần thành những cấu trúc to lớn, còn sót lại xung quanh ngôi sao. Lõi của ngôi sao tạo ra vụ nổ siêu tân tinh ngoạn mục, để lại phía sau một ngôi sao neutron cực lớn hoặc lỗ đen. Sóng xung kích từ vụ nổ truyền ra với tốc độ bằng một phần mười tốc độ ánh sáng và chiếu vào khí xung quanh, làm nóng nó lên và làm cho nó tỏa sáng dưới tia X sáng.
Kính viễn vọng tia X Chandra dựa trên không gian của NASA đã theo dõi lượng phát thải từ siêu tân tinh 1987A, vì ngôi sao đã chết được biết đến, kể từ khi kính viễn vọng được phóng cách đây 20 năm. Vào thời điểm đó, siêu tân tinh 1987A đã gây ngạc nhiên cho các nhà nghiên cứu hết lần này đến lần khác, David Burrows, nhà vật lý tại Đại học bang Pennsylvania và đồng tác giả của bài báo mới, nói với Live Science. "Một bất ngờ lớn là việc phát hiện ra một loạt ba chiếc nhẫn xung quanh nó," ông nói.
Kể từ khoảng năm 1997, sóng xung kích từ siêu tân tinh 1987A đã tương tác với vòng trong cùng, được gọi là vòng xích đạo, Burrows nói. Sử dụng Chandra, anh và nhóm của mình đã theo dõi ánh sáng được tạo ra bởi sóng xung kích khi chúng tương tác với vòng xích đạo để tìm hiểu cách khí và bụi trong vòng nóng lên. Họ muốn tìm ra nhiệt độ của các yếu tố khác nhau trong vật liệu khi mặt trận sốc nhấn chìm nó, một vấn đề lâu nay rất khó xác định chính xác.
Để giúp đo đạc, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các mô phỏng máy tính 3D chi tiết của siêu tân tinh đã giải quyết nhiều quá trình đang diễn ra - tốc độ của sóng xung kích, nhiệt độ của khí và giới hạn độ phân giải của các thiết bị của Chandra. Từ đó, họ có thể xác định nhiệt độ của một loạt các nguyên tố, từ các nguyên tử nhẹ như nitơ và oxy, cho đến các loại nặng như silicon và sắt, Burrows nói. Nhiệt độ dao động từ hàng triệu đến hàng trăm triệu độ.
Phát hiện này cung cấp những hiểu biết quan trọng về động lực học của siêu tân tinh 1987A và giúp kiểm tra các mô hình của một loại chấn động cụ thể, Jacco Vink, nhà vật lý thiên văn năng lượng cao tại Đại học Amsterdam, Hà Lan, người không tham gia vào công việc, nói với Live Khoa học.
Bởi vì các hạt tích điện từ vụ nổ không đánh vào các nguyên tử trong khí xung quanh, mà là phân tán các nguyên tử khí bằng điện trường và từ trường, cú sốc này được gọi là sốc không va chạm, ông nói thêm. Quá trình này là phổ biến trong toàn vũ trụ, và vì vậy hiểu rõ hơn nó sẽ giúp các nhà nghiên cứu với các hiện tượng khác, chẳng hạn như sự tương tác của gió mặt trời với các mô phỏng vật chất và vũ trụ về sự hình thành cấu trúc quy mô lớn trong vũ trụ.
