Sao siêu mới bất đối xứng

**vongocbao** · 28-02-2011, 05:00 AM

Sao siêu mới bất đối xứng: phải chăng tất cả các vụ nổ giữa các vì sao đều trải rộng theo hình cầu?

(Tạp chí ScienceDaily, 24/2/2011). Sao là những khối cầu khí nóng sáng, với hình dạng gần như khối cầu. Theo đó, người ta hi vọng rằng sau khi một số ngôi sao nổ như những sao siêu mới tại thời điểm kết thúc cuộc đời của chúng, kết quả là những quả cầu lứa khổng lồ vẫn có tính đối xứng cầu. Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây đã hé lộ rằng một số trường hợp không hề như thế. Những dữ liệu mới thu thập từ đài quan sát Calar Alto càng củng cố thêm cho phát hiện đáng ngạc nhiên này.

Như chúng ta đã biết từ Mặt trời, sao là những khối khí phát sáng có dạng gần như một hình cầu. Người ta có thể hi vọng rằng những vì sao luôn duy trì hình dạng này, ngay cả khi có những sự kiện đầy kịch tính xảy ra trong suốt cuộc đời của chúng. Do đó, cả những luồng gió sao thổi chậm rãi, ổn định từ các ngôi sao nặng; cũng như vụ nổ khủng khiếp gọi là sao siêu mới khi một số ngôi sao kết thúc cuộc đời của chúng, đều được thừa nhận là đối xứng―tựa hồ những đám mây hình cầu chứa những vật chất bị phóng ra.

Tuy nhiên, những tiến bộ trong quan sát siêu tân tinh hiện nay đã cung cấp thêm nhiều chứng cứ cho thấy sự phát nổ từ một ngôi sao (có dạng gần như khối cầu) có thể cho kết quả như một quả cầu lửa bị bóp méo mạnh mẽ.

Các loại sao siêu mới khác nhau
Những vụ nổ mạnh mẽ nhất giữa các vì sao được gọi là sao siêu mới. Độ trưng không tưởng của chúng làm cho chúng ta có thể nhìn thấy chúng từ những khoảng cách vĩ đại giữa các thiên hà. Một số sao siêu mới xuất hiện như là kết quả của sự tương tác giữa các ngôi sao riêng biệt: sao lùn trắng và các ngôi sao khác ở rất gần chúng. Chúng được gọi là sao siêu mới nhiệt hạt nhân (thermonuclear supernovae). Những vụ nổ khác, gọi là sao siêu mới nhân suy sụp (core-collapse) hay là sao siêu mới hấp dẫn (gravitational supernovae) xảy ra khi những ngôi sao rất nặng chết. Những ngôi sao này đã từng đốt cháy nhiên liệu và phát sáng, chính nguồn năng lượng này đã nâng đỡ các cấu trúc bên trong, chống lại khuynh hướng co lại và sụp đổ do sức hút của lực hấp dẫn. Chúng phải trải qua một cơn khủng hoảng về năng lượng, dẫn đến một sự suy sụp cực kì mãnh liệt, rồi sau đó, một vụ nổ khủng khiếp xảy ra.

Giờ đây, chúng ta khá chú ý đến một loại sao siêu mới hấp dẫn lớp dưới: Chúng được gọi là “sao siêu mới kiểu IIn”.Hơn thế nữa, chỉ có 3 trường hợp được quan sát với các kĩ thuật tối tân, cung cấp thông tin về hình dạng của vụ nổ. Nhưng cũng chỉ cần như vậy thôi! Cả 3 trường hợp đều cho thấy những chứng cớ đủ mạnh để tìm thấy được một quả cầu lửa bất đối xứng! Những nghiên cứu gần đây nhất được dẫn bởi một nhóm nhà thiên văn học quốc tế, do F. Patat (ESO, Garching, Germany)―người đã quan sát được sao siêu mới 2010jl với các thiết bị và kính thiên văn của Calar Alto vào tháng 11/2010, lãnh đạo.

Nghiên cứu cẩn thận sao siêu mới 2010jl
Sao siêu mới 2010jl xuất hiện trong chòm sao Sư tử vào những ngày đầu tiên của tháng 11/2010. Nó nằm trong thiên hà UGC 5189A, đây là một thiên hà có hình dạng kì lạ, là ví dụ điển hình cho một thiên hà nằm trong khu vực chịu lực thủy triều mạnh mẽ từ các thiên hà lân cận. Những tương tác này kéo theo sự hình thành mãnh liệt của các ngôi sao mới, những ngôi sao nặng hơn cuối cùng sẽ xuất hiện như những sao siêu mới hấp dẫn. Khoảng cách đến UGC 5189A được ước tính khoảng 160 triệu năm ánh sáng (49 megaparsecs). Điều này cho thấy, mặc dù sự kiện này được nhìn thấy vào tháng 11/2010, vụ nổ thực sự xảy ra cách đây 160 triệu năm trước.

Nhóm của Patat sử dụng một kĩ thuật đặc biệt để quan sát vụ nổ này, gọi là quang phổ phân cực (spectropolarimetry), cho phép phỏng đoán được hình dạng của vật thể, mặc dù nó xuất hiện dưới viễn kính như một chấm bé xíu và đơn giản. Họ đã sử dụng các tính năng của dụng cụ đo quang phổ phân cực, kết nối với gương Zeiss 2.2 m của Calar Alto. Trong những quan sát đó, các nhà nghiên cứu đã phân tích chi tiết những thành quả xuất sắc thu được từ dụng cụ này, cho phép họ suy ra những đặc điểm thú vị trong tiến trình của một vụ nổ sao.

Ánh sáng lan truyền trong không gian dưới dạng sóng. Sự dao động của điện từ trường có thể ví như sóng trên mặt nước khi ta ném một hòn đá xuống mặt hồ đang phẳng lặng. Nhưng sóng nước chỉ có thể dao động theo phương thẳng đứng đối với bề mặt (lên và xuống), trong khi sóng ánh sáng tự nhiên có thể dao động theo mọi mặt phẳng có thể: lên-xuống, trái-phải và tất cả các chiều trung gian, không có mặt phẳng dao động nào là được ưu tiên. Tuy nhiên, trong nhiều cơ chế vật lý, ánh sáng bức xạ mà một phương dao động nào đó nắm vai trò chủ đạo, trong trường hợp này ta nói rằng ánh sáng bị phân cực. Tất cả các quá trình dẫn đến phân cực ánh sáng đều do tồn tại một số hướng ưu tiên, tức là một mức độ bất đối xứng nhất định nào đó. Quan sát của SN2010jl cho thấy, theo như lời của các nhà nghiên cứu, ánh sáng từ vụ nổ “xuất hiện để bị phân cực ở một mức độ rất đáng chú ý trên toàn bộ quang phổ; […] độ phân cực đo được trong SN2010jl (~2%) chỉ ra một hình bầu dục tròn xoay với tỉ số trục ≤ 0,7)

Tính bất đối xứng đến từ đâu?
Sao siêu mới hấp dẫn sinh ra từ các ngôi sao nặng. Trong trường hợp của SN2010jl, có thể ước tính khối lượng của sao cha mẹ không nhỏ hơn 30 lần khối lượng Mặt trời. Những ngôi sao nặng này chọn cho chúng một cuộc đời vô cùng mãnh liệt, đốt cháy nhiên liệu của chính mình một cách nhanh chóng và sáng chỉ trong vài triệu năm (thời gian này là ngắn nếu so sánh với toàn bộ tuổi đời của Mặt trời―cỡ vài vạn năm). Năng lượng phát ra mãnh liệt đến nỗi xé toạc tất cả các lớp vật chất ở bề mặt ngôi sao. Do vậy, ngôi sao bức xạ không những năng lượng mà còn cả một lượng lớn vật chất, nguyên tử và các hạt dưới nguyên tử; tạo thành gió sao, định hình nên một vỏ bọc quanh ngôi sao. Trong những giờ phút cuối cùng khi ngôi sao nổ như một sao siêu mới, quả cầu lửa đang giãn nở va chạm với lớp vỏ bao bọc bên ngoài, và phát xạ ánh sáng do các quá trình xảy ra ở cả lớp khí nóng lẫn bên trong lẫn lớp tiếp xúc bề mặt giữa khí nóng và lớp vỏ bao.

Trong trường hợp của SN2010jl, quá trình tương ứng với sự phân cực của ánh sáng chính là sự va chạm với lớp vỏ bọc. Vì vậy, câu hỏi nảy sinh là: Phải chăng sự bất đối xứng được gây ra bởi một vụ nổ thực chất không phải hình cầu, hay là sự tương tác giữa một quả cầu lửa đối xứng với một lớp vỏ bọc kéo dài? Trong mọi trường hợp, cả vụ nổ và lớp vỏ bao đến từ các ngôi sao hình cầu. Sự tự quay và từ trường của các ngôi sao không bị nghi ngờ là có liên quan đến sự sản sinh ra tính bất đối xứng, tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu khác để khẳng định điều này. Các dụng cụ và kính thiên văn của Calar Atto sẽ được sẵn sàng cho những nỗ lực này.

truongson243-HAS
theo sciencedaily.com