Phát hiện ngôi sao tìm cách nuốt chửng hố đen

2 ngày trướcBài gốc

Trong vũ trụ có nhiều điều kỳ lạ

Năm 2023, các nhà thiên văn học đã ghi nhận một trong những vụ nổ vũ trụ kỳ lạ nhất mà họ từng chứng kiến. Vụ nổ xảy ra ở khoảng cách 750 triệu năm ánh sáng, được hệ thống Zwicky Transient Facility phát hiện vào ngày 7.7. Ban đầu, nó trông chẳng khác gì một siêu tân tinh thông thường - tức cái chết bùng nổ của một ngôi sao - và được đặt tên là SN 2023zkd.

Sáu tháng sau, trong quá trình tìm kiếm những dị thường vũ trụ, vụ nổ này bị đánh dấu là có gì đó bất thường. Khi rà soát lại dữ liệu kể từ lúc phát hiện ban đầu, các nhà khoa học phát hiện SN 2023zkd đã làm một điều hết sức kỳ quặc: nó sáng trở lại.

Nhà thiên văn học Alexander Gagliano thuộc Viện Trí tuệ nhân tạo và tương tác cơ bản của NSF cho biết: “Phân tích của chúng tôi cho thấy vụ nổ được kích hoạt bởi một cuộc chạm trán thảm khốc của một ngôi sao với một hố đen đồng hành. Đây là bằng chứng mạnh mẽ nhất cho đến nay cho thấy những tương tác cận kề như vậy thực sự có thể kích nổ một ngôi sao”.

Một vụ nổ siêu tân tinh bất thường

Siêu tân tinh có thể xảy ra theo nhiều cách khác nhau, thường (nhưng không phải luôn luôn) gắn với cái chết của một ngôi sao khối lượng lớn, hoặc vụ nổ nhiệt hạch mất kiểm soát trên sao lùn trắng. Chúng khá phổ biến, xuất hiện trong vũ trụ với tần suất vài trăm vụ quan sát được mỗi năm.

Thông thường, quá trình này diễn ra theo một kịch bản quen thuộc: một luồng sáng bùng lên mạnh mẽ, sau đó dần mờ đi theo một đường cong ánh sáng dự đoán được trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng.

Khi mới được kính thiên văn Zwicky phát hiện, SN 2023zkd trông khá “bình thường” - một vụ bùng sáng ban đầu giống giai đoạn khởi phát của siêu tân tinh. Nhưng đến tháng 1.2024, một công cụ chuyên tìm kiếm những hiện tượng lạ trong kho dữ liệu lưu trữ đã báo hiệu rằng nó đáng để kiểm tra kỹ hơn.

Quan sát từ nhiều đài thiên văn trên thế giới xác nhận rằng đường cong ánh sáng đang mờ dần như thường thấy. Nhưng rồi, điều bất thường xảy ra: 240 ngày sau khi Zwicky phát hiện vụ nổ, độ sáng của nó lại tăng vọt, gần chạm mức ban đầu.

Hiện tượng này rất hiếm gặp ở siêu tân tinh, nên Gagliano và cộng sự đã lục tìm dữ liệu lưu trữ về khu vực bầu trời đó, dùng trí tuệ nhân tạo để phát hiện tín hiệu mà mắt thường dễ bỏ lỡ.

Họ phát hiện ra rằng trong hơn 4 năm trước vụ nổ, vật thể này đã sáng dần đều, xen lẫn những dao động kỳ lạ - một dấu hiệu không điển hình của ngôi sao sắp nổ tung.

Kịch bản khớp nhất với dữ liệu, theo nhóm nghiên cứu, là một ngôi sao khối lượng lớn đang hấp hối và một vật thể đặc - như hố đen - bị khóa trong quỹ đạo gần nhau. Khi cả hai quay quanh nhau trên quỹ đạo đang suy giảm, ngôi sao mất dần khối lượng, tạo ra vầng sáng.

Cuối cùng, hai vật thể tiến sát đến mức ngôi sao bắt đầu nuốt lấy hố đen. Nhưng chính lực hút mãnh liệt của hố đen lại làm ngôi sao chịu kéo căng cực độ, dẫn tới vụ nổ siêu tân tinh.

Hai đỉnh sáng bất thường

Đỉnh sáng đầu tiên đến từ cú va chạm của sóng xung kích siêu tân tinh với lớp khí loãng quanh hệ sao. Đỉnh sáng thứ hai xuất hiện khi sóng xung kích chạm vào lớp vật chất dày đặc hơn, vốn bị ngôi sao tống ra trong những năm cuối đời. Những dao động trước vụ nổ là dấu hiệu của một hệ sao bị “quấy đảo” bởi hố đen đồng hành.

Điều này nghe tưởng phi lý nhưng hoàn toàn có thể xảy ra. Về mặt trọng lực, một hố đen chỉ mạnh tương đương một ngôi sao có cùng khối lượng, nếu đứng xa. Nhưng vì hố đen cực kỳ cô đặc, khiến thứ khác có thể tiến lại gần hơn nhiều, thậm chí lọt vào bên trong kích thước của một ngôi sao tương đương, và khi đó lực hút sẽ tăng đột biến.

Ví dụ, Mặt trời rộng khoảng 1,4 triệu kilomet, trong khi chân trời sự kiện của hố đen có cùng khối lượng chỉ khoảng 6km.

Nếu trong hệ đôi, ngôi sao có khối lượng lớn hơn hố đen, ta có thể nói rằng ngôi sao đã kéo hố đen lại gần, trước khi lực hút ở cự ly cực ngắn của hố đen phá hủy ngôi sao. Ngược lại, cũng có khả năng hố đen nuốt trọn ngôi sao trước khi nó kịp nổ - cả hai kịch bản đều để lại dấu vết va chạm với vật chất quanh hệ sao.

Kết quả cuối cùng trong cả hai trường hợp: một hố đen lớn hơn. Gagliano nói: “Chúng ta đang bước vào thời kỳ có thể tự động phát hiện những hiện tượng hiếm gặp ngay khi chúng xảy ra, thay vì chỉ biết tới chúng sau này. Điều đó cho phép chúng ta kết nối trực tiếp cách một ngôi sao sống và cách nó chết. Và đó là điều vô cùng phấn khích”.

Bùi Tú

Nguồn Một Thế Giới : https://1thegioi.vn/phat-hien-ngoi-sao-tim-cach-nuot-chung-ho-den-236199.html