Các nhà thiên văn vừa phát hiện một hiện tượng mới mang tên “tiểu tân tinh” (micronova) - các vụ nổ nhiệt hạch tại hai vùng cực của một ngôi sao lùn trắng xảy ra khi nó hút dần vật chất từ sao đồng hành.
Bức ảnh trên minh hoạ bối cảnh một vụ nổ “tiểu tân tinh”. Đĩa xoáy màu xanh dương xoay xung quanh sao lùn trắng được cấu thành từ vật chất (chủ yếu là khí hydro) hút từ ngôi sao vàng kế cận. Càng gần tâm đĩa xoáy, từ trường cực lớn của sao lùn trắng sẽ hút khí hydro vào hai cực của nó. Khi khí hydro tiếp xúc với bề mặt cực nóng của sao lùn, một vụ nổ sẽ xảy ra. Vụ nổ không lan ra xa do bị từ trường ở phía cực của sao lùn giữ lại - Ảnh: M. Kornmesser, L. Calcada/ESO/Reuters
Hôm 20/4 vừa qua, các nhà nghiên cứu cho biết tiểu tân tinh là loại nổ nhẹ nhất trong các hiện tượng phát nổ ngoài vũ trụ. Nó không mạnh bằng các vụ nổ tân tinh - xảy ra khi toàn bộ bề mặt ngôi sao lùn trắng phát nổ - và càng không thể nào sánh với các vụ nổ siêu tân tinh - xảy ra khi một ngôi sao khổng lồ nổ và chết đi.
Từ Trái Đất, các vụ nổ tiểu tân tinh trông giống các đốm sáng nhấp nháy kéo dài khoảng 10 tiếng. Các vụ nổ như vậy được ghi nhận tại 3 ngôi sao lùn trắng - một ở cách Trái Đất 1680 năm ánh sáng, một cách 3720 năm ánh sáng, và một cách 4900 năm ánh sáng. Năm ánh sáng là đơn vị đo khoảng cách mà ánh sáng đi được trong một năm, tương đương 9,5 triệu km.
Simone Scaringi, một nhà thiên văn tại Đại học Durham ở Anh, chủ nhiệm nghiên cứu dẫn đến phát hiện nói trên, cho biết: “Đây là một phát hiện bất ngờ, cho thấy vũ trụ của chúng ta sống động thế nào. Những vụ nổ này diễn ra rất nhanh, khó dự đoán trước. Ta phải nhìn đúng hướng vào đúng lúc mới bắt gặp được.” Được biết kết quả phát hiện được đăng trong tạp chí Nature.
Hình thành từ lõi các ngôi sao sụp đổ, sao lùn trắng là các vật thể đặc nhất trong vũ trụ của chúng ta. Tuy có khối lượng bằng Mặt Trời, độ lớn của chúng lại chỉ bằng Trái Đất. Đa số các ngôi sao, bao gồm cả Mặt Trời, sẽ kết thúc vòng đời của mình như thế - biến thành các sao lùn trắng. Một số sao lùn trắng có thể xoay quanh một ngôi sao thường, gọi là sao đồng hành, tạo thành một hệ thống sao đôi.
Các vụ nổ tiểu tân tinh chỉ diễn ra tại một số hệ sao đôi cụ thể - khi sao lùn trắng có từ trường mạnh và sao thường có khối lượng nhỏ. Trọng lực từ sao lùn sẽ hút dần khí hydro từ bề mặt sao thường, cuốn nó vào hai cực của ngôi sao lùn trắng - tương tự cách gió Mặt Trời bị hút về hai cực của Trái Đất, tạo ra cực quang.
Tại nơi tiếp giáp giữa cột khí và bề mặt sao lùn, áp suất và nhiệt độ tăng cao khiến cho phản ứng nhiệt hạch xảy ra - khí hydro được tổng hợp thành khí heli.
Paul Groot là nhà thiên văn đồng tác giả bài nghiên cứu, hiện đang làm việc tại Đại học Radboud ở Hà Lan, Đại học Cape Town và Đài Thiên văn ở Nam Phi. Ông cho biết: “Ở điều kiện thích hợp, phản ứng nhiệt hạch sẽ phát nổ, tạo ra vụ nổ tiểu tân tinh: một dạng “bom” nhiệt hạch.”
Vụ nổ chỉ diễn ra cục bộ, không đủ khả năng phá hủy sao lùn. Chính xác thì các vụ nổ như vậy có thể lặp đi lặp lại. Groot giải thích thêm: “Vụ nổ chỉ diễn ra ở một diện tích nhỏ trên bề mặt sao lùn trắng, chiếm khoảng một phần triệu tổng diện tích bề mặt ngôi sao. Để dễ so sánh thì nếu sao lùn trắng là Trái Đất, các vụ nổ tiểu tân tinh chỉ diễn ra tại khu vực London.”
Bức ảnh trên miêu tả một bối cảnh có thể xảy ra vụ nổ “tiểu tân tinh”. Sao lùn trắng (phía bên trái) hút vật chất từ ngôi sao đồng hành bên cạnh (bên phải) về hai cực - Ảnh: Mark Garlick/ESO/Reuters
Scaringi cho biết mỗi vụ tiểu tân tinh đốt cháy một lượng vật chất tương đương với một tiểu hành tinh cỡ lớn, tức tương đương với một phần triệu khối lượng Trái Đất.
Các sự kiện tiểu tân tinh khá tương đồng với các sự kiện tân tinh - tức các vụ nổ xảy ra trên toàn diện tích bề mặt ngôi sao lùn trắng. Ở trường hợp của tân tinh, do từ trường của sao lùn trắng không đủ mạnh, khí hydro hút từ sao đồng hành lan đều trên bề mặt sao lùn thay vì tập trung ở hai cực. Các vụ nổ tân tinh, vì vậy, có thể diễn ra trong nhiều tuần hay nhiều tháng liền, đốt cháy một lượng vật chất gấp hàng triệu lần các vụ nổ tiểu tân tinh.
Được biết nhóm khoa học nghiên cứu tiểu tân tinh phát hiện được hiện tượng này nhờ kính viễn vọng không gian TESS của NASA. Cả nhóm sử dụng Kính Thiên văn Rất lớn của Tổ chức Nghiên cứu Thiên văn Châu Âu tại Nam Bán cầu (ESO), đặt tại Chile, để xác minh sự tồn tại của các vụ nổ này trên bề mặt sao lùn trắng.
Bên cạnh các sự kiện vũ trụ nói trên, kính thiên văn còn giúp ta phát hiện ra siêu tân tinh quá trình r (kilonova) - khi hai ngôi sao neutron hay một ngôi sao neutron và một hố đen hợp nhất; siêu tân tinh cực sáng (hypernova) - một dạng siêu tân tinh xảy ra khi một ngôi sao khối lượng vô cùng lớn chết đi và sụp đổ, tạo thành hố đen; tân tinh phát ánh sáng đỏ (luminous red nova) - khi hai ngôi sao hợp nhất.
Huỳnh Trọng Nhân
(Lược dịch)