Ngày 22 tháng 2024 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Siêu tân tinh là kết quả cuối cùng ngoạn mục của sự sụp đổ của các ngôi sao có khối lượng lớn hơn 8-10 lần khối lượng mặt trời. Ngoài việc là nguồn cung cấp các nguyên tố hóa học chính như carbon, oxy, silicon và sắt tạo nên sự sống, chúng còn chịu trách nhiệm tạo ra những vật thể kỳ lạ nhất trong vũ trụ, sao neutron và lỗ đen. Năm 1987, siêu tân tinh 1987A (SN 1987A) phát nổ trong Đám mây Magellan Lớn, nằm gần Dải Ngân hà. Đây là lần đầu tiên sau bốn thế kỷ, một siêu tân tinh có thể nhìn thấy được bằng mắt thường, mang đến cho các nhà thiên văn học những hình ảnh cận cảnh chưa từng có về một vụ nổ siêu tân tinh. Mặc dù SN 1987A là một trong những vật thể được nghiên cứu nhiều nhất trên bầu trời nhưng câu hỏi còn lại gì sau vụ nổ vẫn chưa có lời giải đáp. Nó đã trở thành một ngôi sao neutron nhỏ gọn hay một lỗ đen? Việc phát hiện các neutrino được tạo ra trong siêu tân tinh cho thấy rằng một sao neutron siêu nhỏ chắc chắn đã hình thành ở trung tâm của SN 1987A. Nhưng ngay cả sau ba thập kỷ rưỡi quan sát chuyên sâu bằng những kính thiên văn tốt nhất, cho đến nay vẫn chưa tìm thấy bằng chứng thuyết phục nào về một ngôi sao neutron như vậy.
Sự kết hợp giữa hình ảnh Hubble của SN 1987A và nguồn argon bị ion hóa cao nhỏ gọn. Nguồn màu xanh nhạt ở trung tâm được phát hiện bởi thiết bị NIRSpec trên JWST. Bên ngoài vùng này là phần còn lại của siêu tân tinh, nơi chứa khối lượng lớn nhất và đang giãn nở với tốc độ hàng nghìn km mỗi giây. “Chuỗi ngọc trai” sáng bên trong là khí từ các lớp bên ngoài của ngôi sao đã bị đẩy ra khoảng 20,000 năm trước vụ nổ. Sự va chạm giữa tàn dư siêu tân tinh đang giãn nở nhanh chóng và vòng sẽ làm phát sinh các khối nóng lên trong vòng. Bên ngoài vòng trong là hai vòng ngoài, có lẽ xuất hiện cùng thời điểm với vòng trong được hình thành. Các ngôi sao sáng ở bên trái và bên phải của vòng trong không liên quan đến siêu tân tinh. (Ảnh: HST, JWST/NIRSpec, J. Larsson) Trong một nghiên cứu đăng trên tạp chí Khoa học (“Các đường phát xạ do bức xạ ion hóa từ vật thể đặc trong tàn dư của Siêu tân tinh 1987A”), một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế tuyên bố rằng họ đã phát hiện được tín hiệu từ một ngôi sao neutron từ trung tâm tinh vân xung quanh SN 1987A. Sử dụng Kính thiên văn James Webb (JWST), các tác giả có thể quan sát các vạch quang phổ được tạo ra từ sao neutron nóng hoặc từ cái gọi là tinh vân gió xung xung quanh sao neutron. “Nhờ độ phân giải tuyệt vời và các thiết bị mới tại JWST, lần đầu tiên chúng tôi có thể kiểm tra tâm siêu tân tinh và những gì được tạo ra sau vụ nổ. Bây giờ chúng ta biết rằng có một nguồn bức xạ ion hóa nhỏ gọn ở đó, có khả năng là một ngôi sao neutron. Điều này đã được dự đoán bởi các mô hình vụ nổ và chúng tôi đã thực hiện mô phỏng vào năm 1992 để chỉ ra cách quan sát điều này, nhưng chỉ với JWST điều đó mới trở nên khả thi. Tuy nhiên, các chi tiết đưa ra một số điều bất ngờ,” Claes Fransson, giáo sư tại Khoa Thiên văn học, Đại học Stockholm và Trung tâm Oskar Klein và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. “Đây là điều mới nhất trong hàng loạt điều bất ngờ mà siêu tân tinh này mang lại trong nhiều năm qua. Thật bất ngờ là vật thể nhỏ gọn cuối cùng lại được phát hiện thông qua một dòng argon rất mạnh, vì vậy thật thú vị khi nó diễn ra theo cách này,” Josefin Larsson, giáo sư tại Khoa Vật lý, Viện Công nghệ Hoàng gia KTH và Viện Công nghệ Hoàng gia KTH cho biết. Trung tâm Oskar Klein và đồng tác giả của nghiên cứu.
Sự kết hợp giữa hình ảnh Hubble của SN 1987A và nguồn argon bị ion hóa cao nhỏ gọn. Nguồn màu xanh nhạt ở trung tâm được phát hiện bởi thiết bị NIRSpec trên JWST. Bên ngoài vùng này là phần còn lại của siêu tân tinh, nơi chứa khối lượng lớn nhất và đang giãn nở với tốc độ hàng nghìn km mỗi giây. “Chuỗi ngọc trai” sáng bên trong là khí từ các lớp bên ngoài của ngôi sao đã bị đẩy ra khoảng 20,000 năm trước vụ nổ. Sự va chạm giữa tàn dư siêu tân tinh đang giãn nở nhanh chóng và vòng sẽ làm phát sinh các khối nóng lên trong vòng. Bên ngoài vòng trong là hai vòng ngoài, có lẽ xuất hiện cùng thời điểm với vòng trong được hình thành. Các ngôi sao sáng ở bên trái và bên phải của vòng trong không liên quan đến siêu tân tinh. (Ảnh: HST, JWST/NIRSpec, J. Larsson) Trong một nghiên cứu đăng trên tạp chí Khoa học (“Các đường phát xạ do bức xạ ion hóa từ vật thể đặc trong tàn dư của Siêu tân tinh 1987A”), một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế tuyên bố rằng họ đã phát hiện được tín hiệu từ một ngôi sao neutron từ trung tâm tinh vân xung quanh SN 1987A. Sử dụng Kính thiên văn James Webb (JWST), các tác giả có thể quan sát các vạch quang phổ được tạo ra từ sao neutron nóng hoặc từ cái gọi là tinh vân gió xung xung quanh sao neutron. “Nhờ độ phân giải tuyệt vời và các thiết bị mới tại JWST, lần đầu tiên chúng tôi có thể kiểm tra tâm siêu tân tinh và những gì được tạo ra sau vụ nổ. Bây giờ chúng ta biết rằng có một nguồn bức xạ ion hóa nhỏ gọn ở đó, có khả năng là một ngôi sao neutron. Điều này đã được dự đoán bởi các mô hình vụ nổ và chúng tôi đã thực hiện mô phỏng vào năm 1992 để chỉ ra cách quan sát điều này, nhưng chỉ với JWST điều đó mới trở nên khả thi. Tuy nhiên, các chi tiết đưa ra một số điều bất ngờ,” Claes Fransson, giáo sư tại Khoa Thiên văn học, Đại học Stockholm và Trung tâm Oskar Klein và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. “Đây là điều mới nhất trong hàng loạt điều bất ngờ mà siêu tân tinh này mang lại trong nhiều năm qua. Thật bất ngờ là vật thể nhỏ gọn cuối cùng lại được phát hiện thông qua một dòng argon rất mạnh, vì vậy thật thú vị khi nó diễn ra theo cách này,” Josefin Larsson, giáo sư tại Khoa Vật lý, Viện Công nghệ Hoàng gia KTH và Viện Công nghệ Hoàng gia KTH cho biết. Trung tâm Oskar Klein và đồng tác giả của nghiên cứu.
Siêu tân tinh (SN)1987A – siêu tân tinh được nghiên cứu nhiều nhất
SN 1987A là siêu tân tinh được nghiên cứu nhiều nhất và quan sát tốt nhất và do đó có tầm quan trọng đặc biệt để hiểu các vật thể này. Nổ tung vào ngày 23 tháng 1987 năm 160,000 trong Đám mây Magellan Lớn trên bầu trời phía nam ở khoảng cách 1604 năm ánh sáng, đây là vụ nổ siêu tân tinh gần nhất kể từ vụ nổ siêu tân tinh được Johannes Kepler quan sát năm 1987. Trong vài tháng, người ta có thể nhìn thấy SN 1987A bằng mắt thường. SN 99.9A là siêu tân tinh duy nhất được quan sát thấy qua neutrino của nó (các hạt gần như không có khối lượng và có tương tác cực kỳ yếu với vật chất khác). Điều này rất quan trọng vì 0.1% năng lượng khổng lồ được giải phóng trong sự kiện này được dự đoán sẽ bị mất đi trong các hạt này. 1058% còn lại được gửi đi dưới dạng ánh sáng và động năng. Trong số lượng khổng lồ (khoảng 20) neutrino được phát ra, khoảng 1987 neutrino được phát hiện bởi ba máy dò khác nhau trên Trái đất. SN XNUMXA cũng là siêu tân tinh đầu tiên có thể xác định được ngôi sao đang phát nổ từ những hình ảnh chụp trước vụ nổ. Điều này cho phép xác định khối lượng của ngôi sao, phù hợp tốt với các mô hình lý thuyết.Lỗ đen hay sao neutron được tạo ra
Ngoài neutrino, hệ quả thú vị nhất của vụ nổ là dự đoán nó sẽ suy sụp thành lỗ đen hoặc sao neutron. Tàn dư nhỏ gọn này được tạo ra bởi lõi của ngôi sao đã sụp đổ và có khối lượng gấp khoảng 1.5 lần Mặt trời. Khối lượng còn lại bị đẩy ra xa với tốc độ lên tới 10% tốc độ ánh sáng, tạo thành tàn dư đang giãn nở mà chúng ta có thể quan sát được ngày nay. Các nhà thiên văn nghiên cứu SN 1987A nghi ngờ rằng một ngôi sao neutron đã hình thành sau vụ nổ. Dấu hiệu chính đến từ thời lượng xung neutrino là 10 giây. Nhưng bất chấp những dấu hiệu thêm từ các quan sát vô tuyến và tia X, cho đến nay vẫn chưa tìm thấy bằng chứng thuyết phục nào về sao neutron. Một nguyên nhân quan trọng là lượng bụi lớn hình thành trong những năm sau vụ nổ. Bụi này có thể chặn hầu hết ánh sáng khả kiến từ trung tâm, che khuất vật thể nhỏ gọn ở bước sóng khả kiến. Xác định sản phẩm cuối cùng của vụ nổ là vấn đề chính còn lại chưa được giải quyết đối với SN 1987A.Kính viễn vọng Không gian James Webb đã tạo ra những đột phá khả thi
Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) có thể quan sát ánh sáng ở bước sóng hồng ngoại, có thể dễ dàng di chuyển qua lớp bụi chặn ánh sáng khả kiến. Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã nghiên cứu SN 1987A bằng cách sử dụng hai thiết bị của kính thiên văn là MIRI và NIRSpec. Sau đó, họ nhìn thấy một nguồn điểm ở trung tâm tàn dư siêu tân tinh lan rộng, phát ra ánh sáng từ các ion argon và lưu huỳnh (xem Hình 1+3). Nhờ độ phân giải của JWST và khả năng xác định chính xác vận tốc của nguồn phát của các thiết bị của JWST, chúng ta biết rằng nguồn điểm này ở rất gần tâm vụ nổ siêu tân tinh. Trong khi phần lớn khối lượng của ngôi sao phát nổ đang giãn nở với tốc độ lên tới 10,000 km/giây và do đó bị trải rộng trên một thể tích lớn, thì nguồn quan sát được vẫn ở gần địa điểm phát nổ. Đây chính là điều mà các nhà thiên văn học mong đợi ở tàn tích nhỏ gọn sau vụ nổ. Các vạch quang phổ quan sát được từ argon và lưu huỳnh đến từ các nguyên tử bị ion hóa, đòi hỏi các photon năng lượng cao từ vật thể nhỏ gọn. Làm thế nào điều này có thể xảy ra do bức xạ tia cực tím và tia X từ một sao neutron đã được dự đoán vào năm 1992 bởi Roger Chevalier (Đại học Virginia) và Claes Fransson.Hai cách giải thích có thể
Các nhà khoa học không nhìn thấy sao neutron một cách trực tiếp. Thay vào đó, họ suy luận sự tồn tại của nó bằng cách quan sát bức xạ của nó ảnh hưởng đến môi trường xung quanh như thế nào. Trong nghiên cứu của họ, các tác giả thảo luận hai cách giải thích chính cho các vạch quang phổ quan sát được. Chúng có thể được tạo ra do bức xạ từ sao neutron mới sinh nóng, có nhiệt độ bề mặt hơn một triệu độ, hoặc từ các hạt mang năng lượng được gia tốc trong từ trường mạnh của sao neutron quay nhanh (cũng là gọi là xung). Đây chính là cơ chế diễn ra xung quanh sao xung ở trung tâm Tinh vân Con Cua nổi tiếng, tàn tích của một siêu tân tinh được các nhà thiên văn học Trung Quốc quan sát vào năm 1054. Cả hai mô hình giải thích này đều dẫn đến những dự đoán tương tự về loại vạch quang phổ. tạo. Do đó, để phân biệt giữa hai mô hình này, cần phải quan sát thêm với JWST và kính thiên văn trên mặt đất trong ánh sáng khả kiến, cũng như kính thiên văn Hubble. Bất chấp điều đó, các quan sát mới của JWST cung cấp bằng chứng thuyết phục cho sự tồn tại của một vật thể đặc, có thể là sao neutron, ở trung tâm SN 1987A. Bán kính của một ngôi sao neutron như vậy là khoảng 10 km, nghĩa là mật độ của nó cũng lớn như trong hạt nhân nguyên tử. Một milimét khối vật chất sao như vậy nặng tương đương với một siêu tàu chở dầu! Tóm lại, các quan sát mới của JWST, cùng với các quan sát trước đây về ngôi sao phát nổ và các neutrino được tạo ra trong vụ nổ, cung cấp một bức tranh hoàn chỉnh về vật thể độc đáo này. Nhóm đứng đằng sau những kết quả này bao gồm 34 tác giả đến từ 12 quốc gia ở Châu Âu và Hoa Kỳ. Tác giả đầu tiên là Claes Fransson, giáo sư tại Khoa Thiên văn học tại Đại học Stockholm và Trung tâm Oskar Klein.- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64709.php
