Khi những ngôi sao khổng lồ kết thúc vòng đời, chúng không ra đi trong im lặng. Cái chết của chúng là một sự kiện vũ trụ ngoạn mục, thắp sáng cả không gian bằng vụ nổ siêu tân tinh, giải phóng một lượng lớn vật chất vào vũ trụ trong những đám mây khí và bụi rực rỡ. Đồng thời, lõi của ngôi sao tiếp tục sụp đổ, tạo thành sao neutron siêu đặc hoặc hố đen. Đôi khi, vụ nổ có thể đẩy lõi sao sụp đổ này với tốc độ cực lớn, thậm chí vượt khỏi thiên hà. Gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện những vật thể di chuyển với tốc độ đáng kinh ngạc, mở ra những hiểu biết mới về vũ trụ.
Sao Neutron Xung: Vận Tốc Đáng Kinh Ngạc
Các nhà khoa học từ đài quan sát tia X Chandra đã phát hiện một sao neutron xung, hay còn gọi là sao xung, đang di chuyển với vận tốc khoảng 612 km/s. Sao xung này là một trong những vật thể nhanh nhất từng được quan sát. Điều đáng nói là nó không phải là sản phẩm của vụ nổ siêu tân tinh, mà là một ngôi sao quay quanh Sagittarius A*, hố đen siêu lớn ở trung tâm Ngân Hà. Ở điểm nhanh nhất trên quỹ đạo, nó có thể đạt vận tốc 24.000 km/s.
“Chúng tôi trực tiếp nhìn thấy chuyển động của sao xung bằng tia X, tất cả là nhờ tầm nhìn nhạy bén của Chandra,” nhà vật lý thiên văn Siong thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard và Smithsonian cho biết. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện sao xung khi đang theo dõi tàn dư của siêu tân tinh phát sáng cách Trái Đất 20.000 năm ánh sáng, có tên là G29.2+0.18.
Để hiểu rõ hơn về lịch sử của siêu tân tinh, nhóm nghiên cứu đã truy ngược lại chuyển động của sao xung từ trung tâm của G29.2+0.18. “Chúng tôi chỉ có một số vụ nổ siêu tân tinh có hồ sơ rõ ràng, vì vậy nhóm muốn kiểm tra xem liệu G29.2+0.18 có khả năng được thêm vào đó không”, nhà vật lý thiên văn Daniel Patenaude cho biết.
Họ đã nghiên cứu các hình ảnh chụp tàn dư siêu tân tinh vào năm 2006 và 2016, sử dụng dữ liệu về vị trí hiện tại của nó trong Ngân Hà. Kết quả cho thấy sao xung này đang di chuyển nhanh hơn 30% so với ước tính trước đó. Điều này đồng nghĩa với việc quá trình di chuyển từ trung tâm tàn dư siêu tân tinh tốn ít thời gian hơn, và thời điểm vụ nổ diễn ra gần hơn so với suy luận ban đầu. Các ước tính trước đây cho rằng siêu tân tinh xảy ra khoảng 3.000 năm trước, nhưng con số mới đã giảm xuống còn 2.000 năm trước.
Cơ Chế Phóng Vật Chất Của Siêu Tân Tinh
Vận tốc thay đổi của sao xung cũng giúp nhóm nghiên cứu tìm hiểu cách sao xung bị đẩy ra khỏi tâm của siêu tân tinh. Họ đã đưa ra hai kịch bản:
- Lõi ngôi sao bị phóng ra: Lõi của ngôi sao được phóng ra từ vụ nổ siêu tân tinh không đối xứng.
- Mảnh vỡ phóng ra không đối xứng: Các mảnh vỡ từ vụ nổ được phóng ra không đối xứng.
Vì năng lượng cần thiết cho kịch bản lõi bị phóng ra là rất lớn, nên kịch bản thứ hai có vẻ hợp lý hơn. Một vụ nổ lệch hướng có thể đá phần lõi bị sụp đổ của ngôi sao ra ngoài không gian với tốc độ cực cao. Trong trường hợp này, sao xung đang di chuyển với tốc độ cao hơn tốc độ thoát ra khỏi đĩa Ngân Hà (khoảng 550 km/s). Dù vậy, nó vẫn cần một thời gian khá dài để vượt qua giới hạn này, và vận tốc có thể giảm theo thời gian. Trên thực tế, tốc độ thực của sao xung có thể còn cao hơn con số ước lượng 612 km/s.
Theo nhà vật lý thiên văn Pinsky, sao xung này có năng lượng gấp khoảng 200 triệu lần so với chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời, cho thấy nó đã nhận được một lực đẩy cực mạnh từ vụ nổ siêu tân tinh không đối xứng.
Vòng Tròn Lửa Bí Ẩn: Tàn Dư Siêu Tân Tinh Lang Thang
Một khám phá thú vị khác là vòng tròn lửa bí ẩn mang tên J0624-6948. Vòng tròn này được phát hiện bởi hệ thống quan sát thiên văn ASKAP, và ban đầu được cho là một vòng tròn vô tuyến kỳ lạ. Tuy nhiên, các nghiên cứu mới cho thấy nó không thuộc bất kỳ thiên hà nào, mà nằm lang thang trong không gian giữa các thiên hà, một vị trí mà lẽ ra nó không thể tồn tại.
Vòng tròn lửa được xác định là tàn dư của một siêu tân tinh khoảng 7.000 năm tuổi. Dù con số này có vẻ lớn đối với con người, nhưng lại chỉ là tích tắc so với thời gian vũ trụ. Vì tính chất “lang thang” đặc biệt, nó được mệnh danh là tàn dư siêu tân tinh “bất hảo”.
Phản Vật Chất Tuôn Trào Từ Sao Neutron
Đài quan sát tia X Chandra cũng ghi nhận một cảnh tượng ngoạn mục khác: một sao xung có tên PSR J2030+4415, đường kính chỉ khoảng 20 km nhưng chứa siêu năng lượng, đang di chuyển với vận tốc 450 km/s và phóng ra một chiếc đuôi khổng lồ chứa đầy các hạt vật chất (electron) và phản vật chất (positron).
Các nhà thiên văn học giải thích rằng từ trường của gió sao xung liên kết với từ trường giữa các vì sao, phun ra các hạt vật chất và phản vật chất. Các hạt này sau đó được gia tốc dọc theo đường sức từ và đạt đến tốc độ bằng 1/3 tốc độ ánh sáng, tạo ra chùm tia X rực rỡ.
Cấu Trúc Bí Ẩn Trong Thiên Hà Khổng Lồ
Một khám phá thú vị khác liên quan đến chuẩn tinh 3C 273, một vật thể cổ đại và rực rỡ nằm trong một thiên hà hình elip khổng lồ. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng cấu trúc của sóng vô tuyến được xếp lớp trên thiên hà này trong hàng chục nghìn năm ánh sáng. Đây là khám phá đầu tiên về loại cấu trúc này, cho thấy sự tương tác giữa thiên hà và hạt nhân trung tâm là hố đen siêu lớn.
Bằng cách sử dụng kỹ thuật tương tự cho các chuẩn tinh khác, các nhà khoa học hy vọng sẽ hiểu rõ hơn về cách một thiên hà phát triển thông qua sự tương tác của nó với hố đen siêu lớn ở trung tâm.
Kết Luận
Những phát hiện mới này cho thấy vũ trụ vẫn còn ẩn chứa vô vàn điều bí ẩn. Từ sao neutron di chuyển với vận tốc đáng kinh ngạc, đến vòng tròn lửa lang thang trong không gian giữa các thiên hà, và sự tuôn trào phản vật chất từ sao neutron, mỗi khám phá đều mở ra một cánh cửa mới vào sự hiểu biết về vũ trụ. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ giúp chúng ta làm sáng tỏ những bí ẩn này và khám phá thêm những điều kỳ diệu khác.