Siêu tân tinh giải phóng vật chất với tốc độ 32 triệu km/h
Quan sát từ Đài thiên văn tia X Chandra cho thấy tàn dư của vụ nổ siêu tân tinh Kepler bay với tốc độ nhanh gấp 25.000 lần âm thanh.
Tàn dư của vụ nổ siêu tân tinh Kepler. Ảnh: Đại học Texas.
Siêu tân tinh Kepler là vụ nổ nhiệt hạch xảy ra vào cuối vòng đời của một ngôi sao trong Dải Ngân hà của chúng ta, cách Trái Đất khoảng 20.000 năm ánh sáng. Tàn dư của vụ nổ được phát hiện lần đầu tiên bởi nhà khoa học cùng tên Johannes Kepler vào năm 1604, nhưng nhóm nghiên cứu khi đó không biết siêu tân tinh mà họ nhìn thấy là do một ngôi sao nhỏ đậm đặc vượt quá giới hạn khối lượng sau khi tương tác với một ngôi sao đồng hành gây nên.
Ngày nay, các nhà thiên văn học gọi Kepler là siêu tân tinh “loại Ia”. Trong một nghiên cứu mới được đăng tải trên tờ Science Daily hôm 20/8, các nhà thiên văn học tại Đại học Texas, Mỹ, cho biết họ có thể ước tính tốc độ những mảnh vụn “siêu nóng và phát sáng rực rỡ” của vật thể mở rộng ra ngoài không gian.
Video đang HOT
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng Đài thiên văn Chandra của NASA để phân tích quang phổ tia X phát ra từ vụ nổ sao. Sự lan tỏa ánh sáng trong không gian tạo ra lượng tia X ở các bước sóng khác nhau và dựa trên hiệu ứng Doppler, các nhà thiên văn học có thể chuyển những thay đổi về bước sóng trong quang phổ tia X thành tốc độ theo đường ngắm từ Chandra đến tàn dư của siêu tân tinh.
Họ kết hợp thông tin này với những phép đo thay đổi vị trí của các đám vật chất mà Chandra quan sát được trong khoảng thời gian từ năm 2000 đến năm 2014. Qua đó, nhóm nghiên cứu có thể đo các chuyển động vuông góc với đường ngắm của chúng ta và ước tính tốc độ bay của từng đám.
Kết quả cho thấy vật chất phóng ra từ vụ nổ siêu tân tinh Kepler di chuyển với tốc độ hơn 32 triệu km/h, nhanh hơn khoảng 25.000 lần so với tốc độ âm thanh trên Trái Đất. Tốc độ này tương tự những gì các nhà khoa học quan sát thấy trong các siêu tân tinh ở thiên hà khác chỉ vài ngày hoặc vài tuần sau vụ nổ. Nhóm nghiên cứu tin rằng các mảnh vỡ của Kepler dường như không bị làm chậm lại khi va chạm với vật chất xung quanh trong ít nhất 400 năm kể từ vụ nổ.
Các nhà khoa học vẫn đang cố gắng xác định chính xác lý do tại sao những đám vật chất ở Kepler lại di chuyển nhanh như vậy. Có thể đó là một vụ nổ siêu tân tinh đặc biệt mạnh, hoặc không gian mà các mảnh vỡ bay vào ít đậm đặc hơn. Dù câu trả lời là như thế nào, Kepler vẫn là vật thể đáng theo dõi trong những năm tới.
Tái tạo vụ nổ siêu tân tinh
Sau khi tạo ra từ trường cực mạnh trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học chứng minh được rằng các sóng xung kích trong từ trường đó bị kéo về một hướng.
Hình ảnh tưởng tượng về một vụ nổ siêu tân tinh trong vũ trụ.
Điều này giải thích vì sao phần vật chất còn lại sau các vụ nổ siêu tân tinh (supernova) không có dạng cầu. Các kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí điện tử Vật lý thiên văn (Astrophysical Journal) của Mỹ.
Khi một ngôi sao kết thúc quá trình tồn tại của mình bằng vụ nổ siêu tân tinh, các sóng xung kích phát ra từ vụ nổ lan truyền trên khoảng cách hàng ngàn năm ánh sáng. Trong điều kiện năng lượng phát tán đồng đều ra mọi hướng, vật chất còn lại sau vụ nổ siêu tân tinh, theo tất cả các mô hình hiện hành, phải có đối xứng hình cầu.
Tuy nhiên, các quan sát cho thấy, phần lớn các phần còn sót lại đó có hình trụ hoặc đối xứng trục, tức là trải dài theo một trục, chứ không có hình cầu. Các nhà khoa học đưa ra nhiều giả thuyết để giải thích hiện tượng này, nhưng cho đến nay chưa giả thuyết nào được chứng minh một cách thuyết phục.
Các nhà vật lý thiên văn ở Trường ĐH Bách khoa Paris (Pháp) cùng các đồng nghiệp ở ĐH Oxford (Anh), Trung tâm nghiên cứu Helmholtz Dresden-Rossendorf (Đức) và Ủy ban Năng lượng nguyên tử và Năng lượng thay thế của Pháp đã quyết định thử nghiệm đối với một trong các giả thuyết. Giả thuyết này cho rằng, các sóng xung kích từ vụ nổ siêu tân tinh trong từ trường mạnh lan truyền theo một hướng ưu tiên, bởi vì các tính chất vật lý và hóa học của môi trường liên sao bị thay đổi do ảnh hưởng của các chấn động từ - thủy động lực học (magnetohydrodynamics).
Sử dụng laser xung động công suất cao, các nhà khoa học đã tái tạo được hiện tượng vật lý thiên văn này trong phòng thí nghiệm laser cường độ mạnh (LULI) thuộc Trường ĐH Bách khoa Paris.
Các chuyên gia ở Trung tâm nghiên cứu Helmholtz Dresden-Rossendorf đảm nhận việc chế tạo cuộn Helmholtz (gồm hai vòng dây dẫn điện). Cuộn Helmholtz này tạo ra từ trường đồng nhất, mạnh hơn từ trường Trái đất khoảng 200 000 lần. Các nhà khoa học cũng chế tạo động cơ phát xung cường độ cao để lắp đặt trong phòng thí nghiệm LULI.
Trong quá trình thí nghiệm, các nhà thiên văn học nhận thấy rằng, trong từ trường cực mạnh, sóng xung kích do laser tạo ra lan truyền theo một hướng. Trong trường hợp này, trục chính của sóng trùng với hướng của từ trường đồng nhất.
Các kết quả thí nghiệm đã khẳng định giả thuyết, rằng hình dạng đối xứng trục của phần vật chất còn lại sau vụ nổ siêu tân tinh có liên quan chặt chẽ với tác động của từ trường. Các nhà khoa học dự định tiếp tục thực hiện các quan sát đối với phần vật chất còn lại sau siêu tân tinh, đồng thời tiếp tục các nghiên cứu tại LULI nhằm xác định hướng và cường độ các từ trường trong không gian vũ trụ.
Phát hiện vật chất ngoài hành tinh ngay trong... răng người Một dạng sao cổ đại đã chết và bùng nổ thành siêu tân tinh, hòa lẫn những vật chất ngoài hành tinh của nó vào các dạng sống Trái Đất, bao gồm con người chúng ta. Một nghiên cứu lớn với sự đóng góp từ 67 nhà khoa học của 15 quốc gia đã tìm hiểu về một loại siêu tân tinh giàu...