Các nhà thiên văn học bất ngờ phát hiện ra hiện tượng hoàn toàn mới bên ngoài không gian

Một loại vụ nổ sao mới được phát hiện có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các vụ nổ nhiệt hạch trên các ngôi sao đã chết.

Hiện tượng mới này được gọi là vi tân tinh (Micronova), và chúng diễn ra trên bề mặt của các ngôi sao lùn trắng đang tích cực bắn rơi vật chất từ một "người bạn đồng hành" nhị phân gần gũi. Sự tích tụ vật chất lên sao lùn trắng dẫn đến một vụ nổ cục bộ nhiệt hạch: vi tân tinh.

Nhà vật lý thiên văn Simone Scaringi của Đại học Durham ở Anh cho biết: "Đây là lần đầu tiên chúng tôi đã khám phá và xác định được cái mà chúng tôi gọi là một vi tân tinh".

Các nhà thiên văn học cho biết những vụ nổ này đã đốt cháy hàng chục đến hàng trăm tạ kg vật chất sao trong nhiều giờ. Vi tân tinh là một loại hiện tượng mà các nhà khoa học chưa thực sự biết đến cho đến nay.

"Hiện tượng này thách thức sự hiểu biết của chúng ta về cách các vụ nổ nhiệt hạch trong các ngôi sao xảy ra. Chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi đã biết rất rõ về những vụ nổ nhiệt hạch trong các ngôi sao, nhưng khám phá này đề xuất một cách hoàn toàn mới so với hiểu biết vốn cố của nhân loại".

Sao lùn trắng trong các hệ nhị phân gần có thể hoạt động như một cỗ máy nổ nhiệt hạch. Sao lùn trắng được gọi là ngôi sao "chết" - phần lõi còn lại bị sụp đổ sau khi một ngôi sao ở dãy chính hết nhiên liệu và phóng ra vật chất bên ngoài của nó. Các ngôi sao khác thuộc loại này thường ở các lớp khối lượng khác nhau, bao gồm các sao neutron và lỗ đen.

Phần lõi bị sập này rất dày đặc. Các ngôi sao lùn trắng có khối lượng gấp 1,4 lần khối lượng Mặt Trời, nằm gọn trong một hình cầu có kích thước bằng Trái Đất. Nhiều trong số đó có thể được tìm thấy trong các hệ thống nhị phân.

Trong không gian, ngay cả những vụ nổ nhỏ nhất cũng có sức mạnh khủng khiếp. Micronova là một hiện tượng mới được phát hiện, nghe có vẻ như đây sẽ là một vụ nổ nhỏ, tuy nhiên trên thực tế nó có sức nổ tương đương một quả bom hạt nhân lớn hơn bất kỳ quả bom hạt nhân nào do con người từng tạo ra.

Trong một số trường hợp hiếm hoi - khoảng 10 trường hợp đã được xác định trong Dải Ngân hà - các hệ nhị phân đủ gần để sao lùn trắng tách vật chất khỏi người bạn đồng hành.

Khi hai ngôi sao quay xung quanh nhau, vật chất - chủ yếu là hydro - sẽ bị hút sạch khỏi người bạn đồng hành bởi sao lùn trắng nhỏ hơn, đặc hơn và nặng hơn. Hydro này tích tụ trên bề mặt của sao lùn trắng, nơi nó nóng lên.

Theo chu kỳ, khối lượng trở nên lớn đến mức áp suất và nhiệt độ ở dưới cùng của lớp đủ để kích hoạt một vụ nổ nhiệt hạch, đẩy vật chất dư thừa ra ngoài không gian một cách dữ dội. Và vi tân tinh chính là hiện tượng độc đáo mà Scaringi và nhóm của ông đã tìm thấy.

Các nhà nghiên cứu lần đầu tiên xác định một ngôi sao lùn trắng phát ra một vi tân tinh trong dữ liệu từ kính viễn vọng săn ngoại hành tinh TESS. TESS được tối ưu hóa để tìm kiếm các biến thể độ sáng rất nhỏ của các ngôi sao có hành tinh ngoại quay quanh; hành tinh đi qua phía trước ngôi sao gây ra một độ mờ rất nhỏ.

Micronova là một loại vụ nổ nhiệt hạch trên bề mặt của một ngôi sao lùn trắng nhỏ hơn nhiều so với cường độ của một nova; có sức mạnh khoảng 1 × 10³⁹, khoảng một phần triệu của một nova điển hình. Hiện tượng này được mô tả lần đầu tiên vào tháng 4 năm 2022.

Trong dữ liệu của TESS, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra vi tân tinh khi họ tìm thấy một tia sáng chớp tắt từ một ngôi sao lùn trắng, chứ không phải là một tia sáng mờ. Điều này đã thúc đẩy tìm kiếm các sự kiện tương tự ở các sao lùn trắng khác. Tổng cộng, họ đã tìm thấy ba vụ nổ - vụ nổ thứ ba, sau những lần quan sát tiếp theo, dẫn đến việc phát hiện ra một ngôi sao lùn trắng chưa từng được biết đến trước đây.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã tìm ra một kịch bản có thể giải thích các quan sát. Họ phát hiện ra rằng lời giải thích khả dĩ nhất là vi tân tinh.

Khi một ngôi sao lùn trắng có từ trường mạnh ở dạng nhị phân, nó có thể hút vật chất từ bạn đồng hành của mình. Từ trường dẫn vật liệu này đến các cực của sao lùn trắng, nơi nó tích tụ để cuối cùng gây ra một vụ nổ.

Nhiên liệu hydro có thể được chứa ở chân các cực từ của một số sao lùn trắng.

Nhà thiên văn học Paul Groot của Đại học Radboud ở Hà Lan cho biết: "Lần đầu tiên, chúng tôi đã thấy rằng phản ứng tổng hợp hydro cũng có thể xảy ra theo cách cục bộ".

"Nhiên liệu hydro có thể được chứa ở chân các cực từ của một số sao lùn trắng, do đó sự phản ứng tổng hợp chỉ xảy ra ở những cực từ này. Điều này dẫn đến các quả bom nhiệt hạch siêu nhỏ sẽ nổ, có sức mạnh bằng khoảng một phần triệu của vụ nổ siêu tân tinh mà chúng ta vốn đã biết, do đó có tên là micronova".

Phát hiện có thể giải đáp một bí ẩn kéo dài hàng thập kỷ. Một trong những sao lùn trắng, trong hệ thống nhị phân TV Columbae, đã được quan sát thấy có những tia chớp tương tự trong hơn 40 năm qua. Phát hiện cho thấy rằng các vụ nổ có thể khá phổ biến, nhưng các nhà thiên văn học sẽ cần thu thập nhiều quan sát hơn để hiểu sâu hơn về chúng.

"Nó chỉ cho thấy vũ trụ năng động như thế nào", Scaringi nói. "Những sự kiện này thực sự có thể khá phổ biến, nhưng vì chúng diễn ra quá nhanh nên rất khó để quan sát".

• NASA phóng tàu tới tiểu hành tinh 10 tỷ tỷ USD vào năm sau
• Xuyên không 10,7 tỉ năm, quái vật siêu khổng lồ đỏ chạm Trái đất
• Kính viễn vọng không gian Hubble tìm thấy nước trên Mặt trăng Ganymede của Sao Mộc

Từ khóa liên quan:

vụ nổ sao

hiện tượng mới bên ngoài không gian

micronova

vi tân tinh

ngôi sao đã chết

vụ nổ nhiệt hạch

Simone Scaringi

Paul Groot