Nhóm chuyên gia Trung Quốc hé lộ bí mật về cái chết của ngôi sao khổng lồ sau sự hỗ trợ từ dân nghiệp dư

Lần đầu tiên một nhóm nghiên cứu do Trung Quốc dẫn đầu đã tiết lộ những hình ảnh liên quan đến cái chết của một ngôi sao khổng lồ, thách thức lý thuyết tiêu chuẩn về sự tiến hóa của sao.

Sử dụng các kính thiên văn chuyên nghiệp và nghiệp dư tại Trung Quốc, Mỹ, châu Âu và Nga, các nhà nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng ngôi sao, có kích thước gấp khoảng 85 triệu lần Mặt trời trong Thiên hà Chong Chóng (Pinwheel), bị bao quanh bởi các lớp bụi dày trước khi nó kết thúc vòng đời do năng lượng trong lõi cạn kiệt và phát nổ thành siêu tân tinh.

Thuật ngữ siêu tân tinh được sử dụng để mô tả sự phát nổ mạnh của một ngôi sao, tạo ra hiện tượng sáng lấp lánh tạm thời trên bầu trời. Trong quá trình siêu tân tinh, ngôi sao chiếu sáng lượng năng lượng lớn trong thời gian ngắn, thường làm cho nó trở nên rất sáng hơn bất kỳ ngôi sao nào khác trong vùng lân cận.

Sự kiện siêu tân tinh thường xuyên xảy ra khi một ngôi sao kết thúc chu kỳ sống và không thể duy trì áp suất từ sự nối tiếp của quá trình hạt nhân cháy nạp năng lượng. Có hai loại siêu tân tinh chính là siêu tân tinh loại II và Ia.

Siêu tân tinh loại II xảy ra khi một ngôi sao khối lớn hết nhiên liệu và phát nổ. Trong khi siêu tân tinh loại Ia thường liên quan đến một ngôi sao trắng lấy mất chất từ ngôi sao đồng lân cận, dẫn đến việc nổ.

Siêu tân tinh đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các nguyên tố hóa học nặng và phát tán chúng vào không gian, góp phần vào sự hình thành các hệ hành tinh và ngôi sao mới.

“Tấm màn tử thần” này, được hình thành bằng cách sử dụng vật liệu bị ngôi sao đẩy ra những năm cuối đời nó, đã ngăn chặn sóng xung kích của vụ nổ nhanh chóng lan ra không gian mở, các nhà nghiên cứu đưa tin trên tạp chí Nature.

Wang Xiaofeng, tác giả chính của bài viết từ Đại học Thanh Hoa ở Bắc Kinh (thủ đô Trung Quốc), cho biết: “Dù sóng xung kích được cho là rất nóng và tồn tại trong thời gian ngắn, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng điều đó không xảy ra những giờ đầu tiên ngôi sao trở thành siêu tân tinh. Nó cho thấy cái chết của một ngôi sao lớn có thể phức tạp hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây”.

Theo Wang Xiaofeng, các nhà khoa học có những lý thuyết và quan sát tương đối phù hợp về cách ngôi sao có khối lượng nhỏ hoặc trung bình sống và chết như thế nào. Tuy nhiên, cơ chế tiến hóa của các ngôi sao lớn, có khối lượng gấp 8 lần Mặt trời hoặc hơn, vẫn chưa rõ ràng.

Thiên hà Chong Chóng liên tục được chụp ảnh bởi những người nghiệp dư trên khắp thế giới, đây là nguồn hình ảnh cho các nhà nghiên cứu đang khảo sát một ngôi sao sắp chết – Ảnh: Kính viễn vọng Không gian Hubble

Khi một ngôi sao có khối lượng khoảng 18 lần khối lượng Mặt trời lần đầu tiên được phát hiện bởi nhà thiên văn nghiệp dư Koichi Itagaki (Nhật Bản) vào tháng 5, nó ngay lập tức trở thành kho tàng dữ liệu quan sát cho các nhà khoa học nhờ độ sáng cực cao và khoảng cách gần Trái đất.

Là một trong những thiên hà đẹp nhất trên bầu trời đêm, Thiên hà Chong Chóng liên tục được giới nhiếp ảnh nghiệp dư trên khắp thế giới chụp ảnh. Wang Xiaofeng đã thu thập hình ảnh từ cả các đài quan sát chuyên nghiệp và nghiệp dư để tái hiện lại toàn bộ quá trình vụ nổ.

Nhóm của ông đã liên hệ với những người đam mê thiên văn học, đã chụp được thiên hà trước và sau siêu tân tinh. Sau đó, các nhà nghiên cứu lấy thông tin về từng dải màu, gồm các dải màu đỏ, lục và lam, đồng thời thực hiện hiệu chuẩn và so sánh chuyên sâu để thu được dữ liệu trắc quang nhiều màu đáng tin cậy.

Trước sự ngạc nhiên của họ, sóng xung kích ngay sau vụ nổ dường như có nhiệt độ thấp hơn nhiều so với dự kiến.

Wang Xiaofeng cho biết: “Trong vài giờ đầu tiên, sóng xung kích có vẻ có màu đỏ, tương ứng với nhiệt độ vài nghìn độ C”. Sau đó, nó chuyển sang màu xanh lam, hay hàng chục nghìn độ C như dự kiến theo lý thuyết tiêu biểu.

Sóng xung kích cũng được quan sát thấy đã kéo dài vài giờ, dài hơn nhiều so với thời lượng dự đoán là khoảng 30 phút.

Wang Xiaofeng nói những quan sát này cung cấp bằng chứng trực tiếp cho thấy ngôi sao khổng lồ đã phát ra một lượng khí và bụi đáng kể để hình thành nên môi trường xung quanh dày đặc, cuối cùng đã hấp thụ phần lớn năng lượng của sóng xung kích. Trong khi đó, các lớp bụi có lẽ không đối xứng, dẫn đến sự di chuyển kéo dài của sóng từ lõi đến không gian mở, ông nói thêm.

Wang Xiaofeng nói: “Công việc của chúng tôi sẽ không thể thực hiện được nếu không có sự giúp đỡ của các nhà thiên văn nghiệp dư trong và ngoài Trung Quốc. Tôi thực sự hi vọng sự hợp tác như vậy sẽ diễn ra thường xuyên hơn, thậm chí còn mở ra một mô hình mới ở nghiên cứu vật lý thiên văn trong tương lai”.

Eliot Herman, giáo sư danh dự về sinh học thực vật tại Đại học Arizona (Mỹ), là một trong những nhà thiên văn nghiệp dư được nhóm của Wang Xiaofeng liên hệ.

Eliot Herman cho biết ông tình cờ nhận thấy cảnh báo về siêu tân tinh và đã thức suốt đêm để chụp ảnh bằng mạng lưới kính thiên văn từ xa ở bang Utah (Mỹ) khi siêu tân tinh ngày càng sáng hơn.

Khi được yêu cầu chia sẻ bộ dữ liệu gốc với nhóm của Wang Xiaofen, Eliot Herman vui vẻ đồng ý. Dữ liệu của ông và dữ liệu từ những nhà thiên văn học nghiệp dư khác đã được hợp nhất, dẫn đến các phân tích và kết luận được nêu trong bài viết trên Tạp chí Nature.

Theo Eliot Herman, so với các đài quan sát chuyên nghiệp thường hoạt động theo lịch trình, những người nghiệp dư có sự linh hoạt hơn.

Ông nói: “Những nhà thiên văn học nghiệp dư có thể thay đổi ý định và chú ý đến các đối tượng mới có ý nghĩa. Thiên văn học là một môn học độc đáo, trong đó những người nghiệp dư đóng vai trò quan trọng. Trong lịch sử, khoa học này phần lớn được thực hiện bởi những nhà thiên văn học nghiệp dư cùng các học giả được tài trợ bởi những người giàu có trước khi nó được chính phủ tài trợ.

Ngày nay, không có lĩnh vực nào khác như thiên văn học. Tôi đã từng là người quản lý chương trình tại Quỹ Khoa học Quốc gia trong lĩnh vực sinh học và chưa bao giờ thấy khoản tài trợ hay dự án nào có sự tham gia của một người nghiệp dư. Thiên văn học chào đón những người nghiệp dư, gồm cả người thuộc mọi tầng lớp xã hội yêu thích việc tìm kiếm những điều kỳ diệu của vũ trụ. Sự hợp tác này là khoa học tốt nhất. Tôi rất vui mừng được tham gia vào dự án và việc công bố đó”.