Điều gì làm cho một ngôi sao đi bùng nổ? Một cái nhìn mới về tàn dư siêu tân tinh Tycho bằng kính viễn vọng tia X Chandra đã cung cấp cho các nhà thiên văn học bằng chứng chưa từng thấy trước đây về những gì có thể kích hoạt loại siêu tân tinh cụ thể, vụ nổ siêu tân tinh loại Ia. Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra thứ dường như là vật chất đã thổi bay một ngôi sao đồng hành với sao lùn trắng khi nó phát nổ, tạo ra siêu tân tinh được nhìn thấy bởi nhà thiên văn học người Đan Mạch Tycho Brahe vào năm 1572. Cũng có bằng chứng cho thấy vật liệu này đã chặn các mảnh vụ nổ, tạo ra một mảnh vỡ hồ quang và một bóng tối của người Viking trong tàn dư siêu tân tinh.
Có hai loại siêu tân tinh chính. Một là nơi một ngôi sao khổng lồ - lớn hơn nhiều so với mặt trời của chúng ta - đốt cháy tất cả nhiên liệu hạt nhân của nó và tự sụp đổ, đốt cháy một vụ nổ siêu tân tinh. Loại siêu tân tinh Ia, tuy nhiên, là khác nhau. Những ngôi sao nhỏ hơn cuối cùng biến thành những ngôi sao lùn trắng vào cuối đời, trở thành một quả bóng cực kỳ dày đặc của carbon và oxy có kích thước tương đương Trái đất, với khối lượng Mặt trời của chúng ta. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, một sao lùn trắng bằng cách nào đó đốt cháy, tạo ra vụ nổ sáng đến mức có thể nhìn thấy hàng tỷ năm ánh sáng, trên khắp vũ trụ. Nhưng các nhà thiên văn học thực sự đã hiểu được những gì gây ra những vụ nổ này.
Có một vài lý thuyết phổ biến: một kịch bản cho siêu tân tinh loại Ia liên quan đến việc sáp nhập hai sao lùn trắng. Trong trường hợp này, không tồn tại ngôi sao đồng hành hoặc bằng chứng nào cho tài liệu bị loại bỏ khỏi người bạn đồng hành. Theo lý thuyết khác, một sao lùn trắng kéo vật liệu từ một ngôi sao đồng hành, giống như Mặt trời, giống như Mặt trời cho đến khi một vụ nổ nhiệt hạch xảy ra.
Cả hai kịch bản có thể thực sự xảy ra trong các điều kiện khác nhau, nhưng kết quả Chandra mới nhất từ Tycho hỗ trợ cho kịch bản sau.
Những hình ảnh mới của Chandra cho thấy phần còn lại nổi tiếng của siêu tân tinh Tycho, và lần đầu tiên tiết lộ một vòng cung phát xạ tia X trong tàn dư siêu tân tinh. Hình dạng của vòng cung khác với bất kỳ tính năng nào khác nhìn thấy trong tàn dư. Điều này ủng hộ kết luận rằng một sóng xung kích đã tạo ra vòng cung khi một sao lùn trắng phát nổ và thổi bay vật chất khỏi bề mặt của một ngôi sao đồng hành gần đó.
Ngoài ra, nghiên cứu mới này dường như cho thấy một số ngôi sao có thể kiên cường đến mức nào, vì vụ nổ siêu tân tinh dường như đã thổi bay rất ít vật chất ra khỏi ngôi sao đồng hành. Trước đây, các nghiên cứu với kính viễn vọng quang học đã tiết lộ một ngôi sao trong tàn dư đang di chuyển nhanh hơn nhiều so với các nước láng giềng, gợi ý rằng nó có thể là người bạn đồng hành bị mất tích.
Có vẻ như ngôi sao đồng hành này đã ở ngay bên cạnh một vụ nổ cực kỳ mạnh mẽ và nó vẫn sống sót tương đối bình thường, ông cho biết Q. Daniel Wang thuộc Đại học Massachusetts ở Amherst, một thành viên của nhóm nghiên cứu có bài báo sẽ xuất hiện trong số báo ngày 1 tháng 5 của Tạp chí Vật lý thiên văn. Có lẽ nó cũng bị đá khi vụ nổ xảy ra. Cùng với vận tốc quỹ đạo, cú đá này khiến người bạn đồng hành bay nhanh qua vũ trụ.
Sử dụng các tính chất của cung tia X và người bạn đồng hành của sao, nhóm nghiên cứu đã xác định chu kỳ quỹ đạo và khoảng cách giữa hai ngôi sao trong hệ nhị phân trước vụ nổ. Thời gian được ước tính là khoảng 5 ngày và khoảng cách chỉ khoảng một phần triệu năm ánh sáng, hoặc ít hơn một phần mười khoảng cách giữa Mặt trời và Trái đất. So sánh, phần còn lại là khoảng 20 năm ánh sáng.
Các chi tiết khác của vòng cung hỗ trợ cho ý tưởng rằng nó đã bị thổi bay khỏi ngôi sao đồng hành. Ví dụ, sự phát xạ tia X của tàn dư cho thấy một bóng tối rõ ràng bên cạnh cung, phù hợp với việc ngăn chặn các mảnh vỡ từ vụ nổ bằng hình nón mở rộng của vật liệu bị tước khỏi người bạn đồng hành.
Vật liệu sao bị tước này là mảnh ghép còn thiếu của câu đố khi cho rằng siêu tân tinh Tycho đã được kích hoạt trong một nhị phân với một người bạn đồng hành sao bình thường, theo ông Fangjun Lu thuộc Viện Vật lý Năng lượng Cao, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc ở Bắc Kinh. Bây giờ chúng tôi dường như đã tìm thấy mảnh này.
Bởi vì siêu tân tinh loại Ia đều có độ sáng tương tự nhau, chúng được sử dụng như một ngọn nến tiêu chuẩn để đo sự giãn nở của Vũ trụ, và quan sát mới này của Chandra đã giúp trả lời ít nhất một phần của câu hỏi lâu dài - và quan trọng - về vấn đề gì kích hoạt những vụ nổ sáng.
Nguồn: Chandra
