Sao lùn trắng mất tích trong tinh vân hành tinh

Hãy xem đây là một trường hợp chú lùn mất tích. Một nhóm các nhà thiên văn phải thực hiện điều tra hiện trường giữa các vì sao. Họ có hai nghi phạm, dấu hiệu tấn công và hành hung, nhưng lại không có xác chết. Tinh vân hành tinh phía nam có tên Su WT 2 là hiện trường của vụ án này, cách trái đất khoảng 6.500 năm ánh sáng theo hướng của chòm sao Centaurus.

SuWt 2 có các vòng khí tỏa sáng phần rìa. Nhiều thùy mờ mở rộng vuông góc với vòng, khiến cho những phần mờ nhạt nhất của tinh vân mang hình đồng hồ cát. Những thứ tỏa sáng này được cho là lấy năng lượng từ một ngôi sao đã cháy hết và trở thành một sao lùn trắng. Nhưng ta lại không thấy sao lùn trắng ấy đâu cả.

Bí ẩn càng khó hiểu hơn khi các nhà nghiên cứu sử dụng được cách quan sát tia cực tím dùng vệ tinh Thám hiểm Tia cực tím Quốc tế của NASA vào đầu năm 1990. Họ hy vọng sẽ tìm thấy những dấu hiệu của một sao mờ nhưng vô cùng nóng. Tuy nhiên, vệ tinh không phát hiện được bức xạ tia cực tím nào cả.

Thay vào đó, tại trung tâm của vòng tinh vân là hai đối tượng khả nghi: một cặp sao quấn chặt mà cách 5 ngày lại xoắn vào nhau, cả hai sao này đều không phải sao lùn trắng. Những ngôi sao này nóng hơn cả mặt trời của chúng ta (phân loại quang phổ của chúng ở mức A), nhưng chúng vẫn chưa đủ nóng để làm tinh vân tỏa sáng. Chỉ có một luồng bức xạ cực tím, ví dụ như từ sao lùn trắng mất tích, có thể làm được điều đó.

Đây là ảnh chụp tinh vân hành tinh SuWt 2, cho thấy cấu trúc sáng hình nhẫn bao quanh một ngôi sao sáng trung tâm. Ngôi sao trung tâm thực sự lại là một hệ đôi trong đó hai ngôi sao hoàn toàn bao quanh nhau sau mỗi 5 ngày. Sự tiếp xúc của những ngôi sao này và một ngôi sao lớn hơn sinh ra vật chất tạo thành tinh vân tạo nên cấu trúc nhẫn. Phần lõi cháy trụi của sao đồng hành khổng lồ vẫn chưa được tìm thấy bên trong tinh vân. Tinh vân nằm cách trái đất 6500 năm ánh sáng theo chiều của chòm sao Centaurus. Ảnh màu này được chụp vào ngày 31 tháng 01 năm 1995 bằng kính viễn vọng đường kính 1.5m của Quỹ khoa học quốc gia tại Đài quan sát Cerro Tololo Inter-American (CTIO), Chi-lê. CTIO là một phần của Đài quan sát Thiên văn quang học quốc gia, có Tổng hành dinh ở Tucson, Arizona. (Ảnh: NASA, NOAO, H. Bond and K. Exter (STScI/AURA))

Nghiên cứu do Katrina Exter và Howard Bond thuộc Viện Nghiên cứu Khoa học Kính thiên văn Vũ trụ ở Baltimore, Maryland, cùng một nhóm cộng sự người Anh và Mỹ thực hiện. Nghiên cứu quang phổ học và quang trắc học mở rộng của họ trên cặp này cho thấy cả hai ngôi sao đều lớn hơn chuỗi sao chính cùng trọng lượng. Điều đó có thể hàm ý chúng đã bắt đầu tiến hóa thành những sao khổng lồ đỏ. Cả hai sao đều có vẻ quay chậm hơn mong đợi, chúng được cho là sẽ luôn hướng cùng một mặt về phía nhau, nhưng lại không phải thế.

Các nhà thiên văn đưa ra một lời giải thích đơn giản cho những sự kiện trên: những ngôi sao trung tâm của SuWt 2 được sinh ra trong một gia đình 3 anh em, với hai ngôi sao A xoắn xung quanh nhau chặt chẽ và một ngôi sao khổng lồ đi theo quỹ đạo ra xa phía ngoài. Điều này tạo khoảng trống cho sao khổng lồ tiến hóa thành người khổng lồ đỏ, bản thân nó sau đó lại nhấn chìm cặp sao A. Bị vây chặt bên trong sao khổng lồ đỏ, mà các nhà khoa học gọi là “phong bì chung”, cặp sao xoắn dần xuống trung tâm, khiến cho cái phong bì này xoay nhanh hơn. Cuối cùng, các lớp ngoài của sao khổng lồ đỏ bị đẩy ra ngoài theo quỹ đạo, sinh ra tinh vân vòng tròn như ta thấy ngày nay. Vòng xoay chậm bất thường của hai sao A có thể là kết quả của việc bị ngược đãi bởi người anh em khổng lồ của nó.

Kết quả quan sát từ mặt đất thu được nhờ vào kính viễn vọng tại Đài quan sát Cerro Tololo Inter-American, Chi-lê; kính viễn vọng New Technology tại Đài quan sát Nam châu Âu, Chi-lê; kính viễn vọng Anglo-Australian, Australia; và Đài thiên văn Nam Phi.

Bức xạ tia cực tím từ phần lõi nóng của sao khổng lồ đỏ khiến cho tinh vân phát sáng. Nếu lõi này đạt đến trọng lượng cần thiết, nó sẽ co lại và nguội đi nhanh chóng thành một sao lùn trắng mờ nhạt, đó là lý do giải thích cho sự vô hình hiện tại.

Kết quả nghiên cứu của họ được trình bày vào ngày 03 tháng 06 tại buổi họp lần 212 của Cộng đồng khoa học Mỹ ở St. Louis. Những thành viên khác trong nhóm bao gồm Keivan Stassun (ĐH Vanderbilt, Tennesse), Pierre Maxted và Barry Smalley (ĐH Keele, Anh) và Don Pollaco (ĐH Queen, Anh).