Sao đỏ khổng lồ hồi sinh "sao zombie" khiến nhà nghiên cứu bối rối

Các nhà nghiên cứu ESA phát hiện gió từ một ngôi sao đỏ khổng lồ giúp hồi sinh xác sao chết đồng hành trong hệ nhị phân.

Đài quan sát không gian Integral của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) chứng kiến khoảnh khắc hiếm gặp khi gió phát ra từ ngôi sao đỏ khổng lồ phồng to hồi sinh "bạn đồng hành" quay chậm của nó là lõi ngôi sao chết giữa những tia X lóe sáng, theo Inverse. Ánh sáng tia X lóe lên được Integral phát hiện lần đầu tiên vào ngày 13/8/2017 từ một nguồn chưa xác định theo hướng trung tâm dải Ngân hà.

Phát hiện bất ngờ thôi thúc các nhà nghiên cứu tiến hành thêm một loạt quan sát trong những tuần tiếp theo để tìm ra nguồn phát sáng. Các quan sát hé lộ một ngôi sao neutron quay chậm với từ trường mạnh nhiều khả năng bắt đầu hút vật chất từ ngôi sao đỏ khổng lồ ở kế bên.

Hệ sao khổng lồ đỏ và sao neutron được đài quan sát của ESA phát hiện. (Video: ESA).

Những ngôi sao có khối lượng bằng Mặt Trời cho đến lớn hơn gấp 8 lần sẽ tiến hóa thành sao đỏ khổng lồ ở cuối vòng đời. Các lớp ngoài cùng của chúng phồng to và mở rộng hàng triệu kilomet. Lớp vỏ đầy bụi và khí gas này bị thổi bay khỏi ngôi sao bởi những cơn gió tương đối chậm có tốc độ vài trăm km/s.

Ngay cả những ngôi sao lớn gấp 25 - 30 lần Mặt Trời cũng sẽ cạn dần nhiên liệu và phát nổ trong vụ nổ siêu tân tinh, đôi khi để lại xác sao xoay tròn với từ trường mạnh, gọi là sao neutron. Phần lõi này có khối lượng gần bằng 1,5 lần Mặt Trời với đường kính chỉ 10km, khiến chúng trở thành một trong những vật thể đặc nhất từng được biết đến.

Hệ sao nhị phân không phải không phổ biến, nhưng hệ mới gồm một sao neutron và một sao khổng lồ đỏ đặc biệt hiếm và có tên "hệ nhị phân tia X cộng sinh". Giới nghiên cứu mới chỉ tìm thấy không quá 10 trường hợp hệ sao kiểu này.

"Integral bắt gặp khoảnh khắc độc nhất trong sự ra đời của một hệ sao nhị phân hiếm gặp", Enrico Bozzo, tác giả chính của nghiên cứu ở Đại học Geneva, cho biết. "Ngôi sao đỏ khổng lồ giải phóng một cơn gió chậm đủ đặc để cung cấp vật chất cho ngôi sao neutron đồng hành, khiến mức phát năng lượng cao từ lõi sao chết tăng vọt lần đầu tiên".

Cặp sao trong hệ có nhiều điểm kỳ lạ. Kính viễn vọng XMM-Newton của ESA và NuSTAR của NASA cho thấy ngôi sao neutron có vòng quay dài gần hai tiếng, rất chậm so với các sao neutron khác có thể quay nhiều vòng mỗi giây. Nhưng kết quả lần đo từ trường đầu tiên của ngôi sao chỉ ra nó có từ trường mạnh bất ngờ.

Một từ trường mạnh thường là dấu hiệu của sao neutron trẻ. Từ trường này được cho là mất dần theo thời gian trong khi ngôi sao đỏ khổng lồ lớn tuổi hơn nhiều. Điều trái ngược trên khiến chúng trở thành một cặp bất thường khi lớn lên cạnh nhau.

"Những thiên thể này quả là khó hiểu. Có thể từ trường của sao neutron chưa bị tan rã nhiều theo thời gian, hoặc sao neutron thực chất hình thành sau trong lịch sử của hệ nhị phân. Điều đó có nghĩa nó sụp đổ từ một sao lùn trắng thành sao neutron do cung cấp vật chất cho ngôi sao đỏ khổng lồ trong thời gian dài, thay vì là kết quả vụ nổ siêu tân tinh thông thường từ một ngôi sao lớn có tuổi thọ ngắn", Bozzo suy đoán.

Trong hệ có một ngôi sao neutron trẻ và một sao đỏ khổng lồ già, đôi khi gió đến từ sao đỏ phình to sẽ quét qua ngôi sao nhỏ, làm chậm vòng quay của nó và phát ra tia X. "Chúng tôi sẽ tiếp tục theo dõi để xem xét hệ sao sẽ phản ứng như thế nào trong trường hợp gió kéo dài, nhưng chúng tôi chưa thấy bất kỳ thay đổi quan trọng nào", Bozzo nói.