Siêu tân tinh có "sóng xung kích ngược" kỳ lạ

Một nghiên cứu mới tiết lộ rằng, một làn sóng xung kích mạnh truyền qua một đám mây khí để lại sau cái chết do vụ nổ của một ngôi sao có một điểm kỳ lạ: Một phần của nó đang đi sai hướng.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, sóng xung kích đang tăng tốc với các tốc độ khác nhau, với một phần sụp đổ trở lại nguồn gốc của vụ nổ siêu tân tinh, mà các tác giả nghiên cứu gọi là "xung kích ngược".

Cassiopeia A là một tinh vân, hay đám mây khí, do một siêu tân tinh trong chòm sao Cassiopeia để lại, cách Trái đất khoảng 11.000 năm ánh sáng , khiến nó trở thành một trong những tàn tích siêu tân tinh gần nhất.

Siêu tân tinh được quan sát bằng kính viễn vọng không gian Hubble của NASA.

Tinh vân này, rộng khoảng 16 năm ánh sáng, được tạo thành từ khí (chủ yếu là hydro) đã bị đẩy ra cả trước và trong vụ nổ xé toạc ngôi sao ban đầu. Một sóng xung kích từ vụ nổ đó vẫn đang truyền qua chất khí và các mô hình lý thuyết cho thấy rằng sóng xung kích này sẽ giãn nở đồng đều, giống như một quả bóng tròn liên tục được thổi phồng.

Tác giả chính Jacco Vink, một nhà thiên văn học tại Đại học Amsterdam ở Hà Lan, cho biết: “Trong một thời gian dài, chúng tôi đã nghi ngờ có điều gì đó kỳ lạ đang xảy ra bên trong Cassiopeia A. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, các chuyển động bên trong tinh vân là "khá hỗn loạn" và nhấn mạnh rằng khu vực phía tây của sóng xung kích di chuyển qua đám mây khí thậm chí có thể đi sai hướng”.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã phân tích sự chuyển động của sóng xung kích, sử dụng hình ảnh tia X được thu thập bởi Đài quan sát tia X Chandra của NASA, một kính viễn vọng quay quanh Trái đất. Dữ liệu được thu thập trong hơn 19 năm đã xác nhận rằng, một phần của khu vực phía tây của sóng xung kích, trên thực tế, đang co theo hướng ngược lại.

Nhưng họ còn phát hiện ra điều đáng ngạc nhiên hơn: Các phần của cùng khu vực vẫn đang tăng tốc ra khỏi tâm chấn của siêu tân tinh, giống như phần còn lại của sóng xung kích.

Vink cho biết tốc độ trung bình hiện tại của khí đang giãn nở ở Cassiopeia A là khoảng 21,6 triệu km/h, khiến nó trở thành một trong những sóng xung kích nhanh nhất từng thấy trong tàn tích siêu tân tinh. Điều này chủ yếu là do tàn dư còn quá trẻ; ánh sáng từ Cassiopeia A đến Trái đất vào năm 1970. Nhưng theo thời gian, sóng xung kích mất đi động lượng đối với môi trường xung quanh và chậm lại.

Cassiopeia A bao gồm hai dải khí mở rộng chính: lớp vỏ bên trong và lớp vỏ bên ngoài. Hai lớp vỏ này là hai nửa của cùng một sóng xung kích, và trên hầu hết các tinh vân, lớp vỏ bên trong và bên ngoài đang truyền cùng tốc độ và cùng hướng. Nhưng ở khu vực phía tây, hai lớp vỏ đang đi ngược chiều nhau: Lớp vỏ bên ngoài vẫn mở rộng ra bên ngoài, nhưng lớp vỏ bên trong đang di chuyển ngược trở lại nơi mà lẽ ra ngôi sao đang nổ đã ở đó.

Tuy nhiên, điều khiến các nhà nghiên cứu thực sự khó hiểu là lớp vỏ bên ngoài đang giãn nở nhanh như thế nào so với lớp vỏ bên trong đang rút lui ở khu vực này. Các nhà nghiên cứu dự đoán lớp vỏ bên ngoài sẽ giãn nở với tốc độ giảm so với phần còn lại của sóng xung kích, nhưng họ phát hiện ra rằng nó thực sự đang tăng tốc nhanh hơn một số vùng khác của sóng xung kích. “Đó là một điều hoàn toàn bất ngờ”, Vink nói.

Sự mở rộng bất thường trong khu vực phía tây của Cassiopeia A không phù hợp với các mô hình siêu tân tinh trên lý thuyết và cho thấy có điều gì đó đã xảy ra với sóng xung kích sau vụ nổ sao.

Các nhà nghiên cứu cũng cho rằng, cách độc đáo mà ngôi sao ban đầu chết có thể giải thích cho làn sóng xung kích không đồng đều. Cassiopeia A là kết quả của một siêu tân tinh Loại IIb, trong đó một ngôi sao lớn đã phát nổ sau khi nó gần như lột bỏ hoàn toàn các lớp bên ngoài.

Vink nói: “Các ước tính bằng tia X cho thấy ngôi sao có khối lượng gấp 4 đến 6 lần mặt trời trong vụ nổ, nhưng rất có thể ngôi sao này có khối lượng gấp khoảng 18 lần mặt trời khi nó được sinh ra. Điều này có nghĩa là ngôi sao đã mất khoảng 2/3 khối lượng của nó, hầu hết trong số đó là hydro, trước khi nó phát nổ; sóng xung kích có thể đã va chạm với khí này".

Hiện tại, không ai biết chính xác điều gì đang thúc đẩy làn sóng xung kích không đồng đều của Cassiopeia A.

Cập nhật: 04/04/2022 Theo Tiền Phong