Việc phát hiện ra các ngôi sao có lớp hydro bên ngoài bị các ngôi sao đồng hành tước đi giúp chúng ta hiểu biết về siêu tân tinh.
Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra 25 ngôi sao trong hai thiên hà vệ tinh của Dải Ngân hà đã bị một hệ nhị phân tước bỏ lớp ngoài giàu hydro đồng hành, khiến chúng trở thành những ngôi sao helium lộ ra.
Những ngôi sao bị tước bỏ hydro đại diện cho tổ tiên của một loại siêu tân tinh đặc biệt – một vụ nổ xảy ra khi những ngôi sao lớn chết đi và sinh ra các hố đen hoặc sao neutron.
Đám mây Magellan Lớn, một thiên hà vệ tinh của Dải Ngân hà nơi tìm thấy những ngôi sao bị tước đoạt này. (Ảnh: NASA/Swift/ Immler (Goddard)/ Siegel (Penn State)).
Khi những ngôi sao lớn chết đi trong vụ nổ siêu tân tinh sáng chói, chúng thường tỏa sáng hơn ánh sáng tổng hợp của mọi ngôi sao trong thiên hà xung quanh chúng. Cho đến nay, bằng chứng về những ngôi sao bị loại bỏ hydro này phần lớn bị các nhà khoa học bỏ qua. Đây là lần đầu tiên quần thể các ngôi sao bị loại bỏ hydro này được phát hiện.
“Chúng ta đã biết trong một hoặc hai thập kỷ rằng hầu hết các ngôi sao có khối lượng lớn thực ra đều ở trong các hệ sao đôi, và một trong ba ngôi sao đủ gần để trải qua quá trình này, trong đó lớp vỏ hydro sẽ bị loại bỏ bởi lực hấp dẫn. ảnh hưởng của ngôi sao kia,” Maria Drout, trợ lý giáo sư tại Khoa Thiên văn và Vật lý thiên văn tại Đại học Toronto và là đồng tác giả của một nghiên cứu mới về các ngôi sao, cho biết. “Vũ trụ chỉ có ý nghĩa nếu những ngôi sao này tồn tại và rất phổ biến. Tuy nhiên, chỉ có một số được biết đến cho đến khi chúng tôi thực hiện nghiên cứu, vì vậy đây thực sự là một vấn đề lớn”.
Làm thế nào các ngôi sao bị tước hydro vẫn ẩn giấu?
“Các ngôi sao bị loại bỏ hydro rất khó tránh khỏi vì việc loại bỏ các lớp bên ngoài khiến chúng trở thành lõi sao cực kỳ nóng và lộ ra”, Drout nói. Điều này có nghĩa là chúng phát ra phần lớn ánh sáng ở vùng tia cực tím của quang phổ điện từ, vượt quá phạm vi mà mắt người có thể nhìn thấy được.
Kính viễn vọng trên mặt đất khó quan sát được tia cực tím vì nó bị bầu khí quyển của hành tinh chúng ta hấp thụ mạnh. Bụi xung quanh trong Dải Ngân hà thậm chí còn hấp thụ nhiều ánh sáng này hơn, khiến các ngôi sao bị tước hydro gần như không thể phát hiện được. Tuy nhiên, tầm nhìn của chúng ta về các thiên hà vệ tinh như LMC và SMC rõ ràng hơn nhiều đối với các kính thiên văn bên ngoài bầu khí quyển Trái đất.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra quần thể sao bị tước trong dữ liệu từ Kính viễn vọng Quang học/Tia cực tím Swift, kính thiên văn này đã quan sát hàng triệu ngôi sao từ vị trí của nó trong quỹ đạo thấp của Trái đất.
Giống như mặt trời sẽ phình to như một ngôi sao khổng lồ đỏ khi nó cạn kiệt hydro trong lõi trong khoảng 5 tỷ năm nữa, Drout cho biết các ngôi sao lớn trải qua quá trình biến đổi trương nở tương tự thành sao siêu khổng lồ đỏ khi chúng cạn kiệt hydro trong lõi.
Trong khi Drout và nhóm nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng 25 ngôi sao mới được phát hiện cuối cùng sẽ phun trào dưới dạng siêu tân tinh nghèo hydro.
Nếu siêu tân tinh tạo ra một sao neutron và không đẩy ngôi sao đồng hành ra xa, thì sự chuyển giao vật chất giữa các sao có thể thay đổi. Sau đó, ngôi sao từng ăn ngôi sao đã chết sẽ bắt đầu mất đi lớp ngoài giàu hydro trước lực hút của ngôi sao neutron mới đồng hành.
Điều này có thể dẫn đến siêu tân tinh sụp đổ lõi nghèo hydro thứ hai trong hệ sao đôi và do đó tạo thành một hệ có hai sao neutron quay quanh nhau. Khi các sao neutron đôi này chuyển động xoắn ốc quanh nhau, chúng sẽ mất động lượng góc thông qua việc phát ra sóng hấp dẫn, cuối cùng khiến chúng hợp nhất và phát ra một tia sáng của ánh sáng được gọi là kilonova.