Siêu tân tinh “anh họ” hoang dã của SN 1987A

Các nhà thiên văn học mới đây đã phát hiện ra họ hàng của một ngôi sao nổ quái đản đã từng được cho là chỉ có duy nhất trong vũ trụ. Trong suốt hơn hai thập kỷ họ đã nghiên cứu kỹ lưỡng siêu tân tinh 1987A – ngôi sao nổ không giống bất cứ một ngôi sao nào. Thay vì trở nên mờ nhạt dần theo thời gian, 1987A lại rực sáng hơn nhờ tia X và bước sóng rađio.

Siêu tân tinh SN 1996cr được Franz Bauer chú ý đặc biệt vào năm 2001. Bauer nhận thấy có một nguồn sáng biến đổi ở thiên hà xoắn ốc Circinus khi quan sát tại Đài quan sát tia X Chandra (NASA). Mặc dù nguồn sáng có những đặc điểm ngoại lệ nhưng Bauer cùng các cộng sự tại bang Pennsylvania lại không thể tự tin nhận diện bản chất của nó vào thời điểm đó.

Vài năm sau Bauer cùng nhóm nghiên cứu của mình mới có thể khẳng định rằng vật thể đó là một siêu tân tinh. Đầu mối thu được từ quang phổ của kính viễn vọng cực lớn VLT (ESO) đã thúc giục nhóm nghiên cứu tiến hành công việc trinh thám bằng cách tìm kiếm dữ liệu từ 18 kính viễn vọng khác nhau ở cả trên mặt đất và trong vũ trụ. Hầu như tất cả các kính viễn vọng đều có thông tin về vật thể kỳ lạ. Do vật thể đó được phát hiện trong một thiên hà gần kề, nên các kính viễn vọng nói trên có vô vàn dữ liệu lưu trữ về nó.

SN 1996cr nằm trong số các siêu tân tinh sáng nhất từng được phát hiện dưới ánh sáng tia X và rađio. Nó cũng mang nhiều đặc điểm tương đồng với siêu tân tinh nổi tiếng SN 1987A hiện diện ở ngân hà “hàng xóm” nằm cách Trái Đất chỉ 160.000 năm ánh sáng.

Bauer cho biết: “Siêu tân tinh này có lẽ là anh em họ của siêu tân tinh SN 1987A. Hai siêu tân tinh giống nhau ở nhiều đặc điểm, nhưng siêu tân tinh mới được phát hiện về bản chất có tia X và rađiô sáng hơn hàng ngàn lần”.

Các bức ảnh lưu trữ từ Kính viễn vọng Anglo-Australia tại Australia cho thấy SN 1996cr phát nổ vào khoảng ngày 28 tháng 2 năm 1995 đến ngày 15 tháng 3 năm 1996, nhưng nó là một trong năm siêu tân tinh gần nhất trong vòng 25 năm qua không được quan sát thấy sau khi vụ nổ xảy ra một khoảng thời gian ngắn. 

Các đài quan sát tia X khác đang trong quỹ đạo như ROSAT và ASCA không phát hiện ra SN 1996cr, nhưng kể từ khi nó được Đài quan sát Chandra phát hiện lần đầu tiên vào năm 2001 nó dần dần trở nên sáng hơn. Trước đó SN 1987A là siêu tân tinh duy nhất có lượng tia X phát ra tăng dần theo thời gian. Bauer nói: “Đây là một kỳ tích khi phát hiện SN 1996cr, chúng tôi sẽ không thể nào nhận diện được nó nếu như không có các dữ liệu từ kính viễn vọng. Chúng ta thực sự đã tiến vào thế kỷ ; thiên văn học internet’”.

Các dữ liệu kết hợp cùng với nghiên cứu giả thuyết đã giúp nhóm nghiên cứu của Bauer xây dựng một mô hình phát nổ. Trước khi sao mẹ phát nổ, nó xua đám khí xung quanh đi tạo nên khoang lớn, có thể nhờ gió hoặc từ một vụ nổ khi nó ở cuối cuộc đời. Do đó làn sóng chấn động từ vụ nổ có thể lan truyền mạnh mẽ trong cái khoang đó mà không bị cản trở. Một khi làn sóng chấn động chạm tới vùng vật chất đậm đặc bao quanh SN 1996cr, tác động khiến hệ thống phát sáng rực rỡ hơn khi phát ra tia X và sóng rađiô. Tia X và sóng rađiô phát ra ở SN 1987A mờ nhạt hơn có lẽ bởi vì vật chất bao quanh nó kém đậm đặc hơn.

Các nhà thiên văn học nghĩ rằng cả SN 1987A và SN 1996cr đều cung cấp bằng chứng cho thấy ngôi sao nổ có giai đoạn làm quang khí trước khi phát nổ. Đây cũng là hai ví dụ cho thấy kiểu phát nổ này có thể khá phổ biến ở giai đoạn cuối đời của các ngôi sao lớn.

Đồng tác giả Vikram Dwarkadas thuộc Đại học Chicago cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi không chỉ cho thấy SN 1987A không quái đản như mọi người vẫn nghĩ, mà nghiên cứu còn cho chúng ta biết nhiều điều về thay đổi lớn mà các ngôi sao khổng lồ có thể trải qua trong cuộc đời”.

Thiên hà Circinus thực chất là một vật thể rất thú vị, nó phóng ra các vành đai khí xung quanh. Circinus nằm cách thiên hà Milky Way 13 triệu năm ánh sáng.

Tham khảo:
F.E. Bauer et al. Supernova 1996cr: SN 1987A's Wild Cousin? The Astrophysical Journal, (in press)