Vi tân tinh thách thức hiểu biết về vũ trụ của con người

Vi tân tinh (micronova) là một hiện tượng thiên văn mới mẻ, vừa được các nhà khoa học phát hiện và có thể thay đổi cách chúng ta hiểu về các vụ nổ nhiệt hạch trong vũ trụ. Những vụ nổ này diễn ra trên bề mặt các ngôi sao lùn trắng, vốn là lõi của những ngôi sao lớn đã tàn lụi. Vi tân tinh là một hiện tượng vô cùng quan trọng đối với khoa học thiên văn, mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới về các vụ nổ sao và cơ chế hoạt động của các ngôi sao lùn trắng.

Một hiện tượng thiên văn mới mẻ, vừa được các nhà khoa học phát hiện và có thể thay đổi cách chúng ta hiểu về các vụ nổ nhiệt hạch trong vũ trụ

Vi tân tinh là gì?

Vi tân tinh là một loại vụ nổ nhiệt hạch mới được phát hiện trên bề mặt các ngôi sao lùn trắng trong các hệ nhị phân. Các hệ nhị phân bao gồm hai ngôi sao quay quanh nhau. Trong hệ này, một ngôi sao lùn trắng có khả năng hút vật chất từ một “người bạn đồng hành” của mình, thường là một ngôi sao bình thường hoặc một sao khổng lồ đỏ. Vật chất này, chủ yếu là hydro, tích tụ trên bề mặt sao lùn trắng cho đến khi áp suất và nhiệt độ tăng cao đủ để kích hoạt một vụ nổ nhiệt hạch. Tuy nhiên, không giống như những vụ nổ lớn có thể xảy ra trên toàn bộ bề mặt ngôi sao, vi tân tinh chỉ diễn ra cục bộ, thường ở các cực từ của ngôi sao lùn trắng. Vụ nổ này có quy mô nhỏ hơn nhưng vẫn phát ra năng lượng khổng lồ.

Vi tân tinh có sức mạnh tương đương với khoảng một phần triệu của một nova điển hình – một vụ nổ nhiệt hạch toàn diện trên bề mặt sao lùn trắng. Dù có kích thước và sức mạnh nhỏ hơn, nhưng vi tân tinh vẫn là một vụ nổ khủng khiếp. Thậm chí, nó có thể mạnh hơn nhiều lần so với tất cả các vũ khí hạt nhân mà loài người từng chế tạo. Các vụ nổ này đốt cháy hàng chục đến hàng trăm tạ kilogam vật chất trong một khoảng thời gian ngắn, chỉ kéo dài vài giờ.

Vi tân tinh là một loại hiện tượng mà các nhà khoa học chưa thực sự biết đến cho đến nay

Quá trình phát hiện ra vi tân tinh

Hiện tượng này lần đầu tiên được phát hiện bởi một nhóm các nhà nghiên cứu do nhà vật lý thiên văn Simone Scaringi từ Đại học Durham, Anh, dẫn đầu. Nhóm đã sử dụng dữ liệu từ kính viễn vọng TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) của NASA, một kính viễn vọng được thiết kế để săn tìm các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời bằng cách quan sát các biến đổi nhỏ trong độ sáng của các ngôi sao.

TESS thường tìm kiếm những sự giảm độ sáng của các ngôi sao khi một hành tinh quay quanh nó đi qua phía trước ngôi sao, che chắn một phần ánh sáng. Tuy nhiên, trong quá trình quan sát, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra những vụ bùng sáng rất mạnh từ một số ngôi sao lùn trắng – điều hoàn toàn khác biệt so với các hiện tượng thiên văn đã biết trước đó. Những tia sáng này không phải là sự giảm độ sáng như khi hành tinh đi qua, mà là sự bùng phát sáng đột ngột và nhanh chóng.

Những tín hiệu này dẫn đến việc các nhà khoa học bắt đầu tìm kiếm thêm các hiện tượng tương tự trên các ngôi sao lùn trắng khác. Sau một thời gian nghiên cứu và quan sát thêm, nhóm đã phát hiện tổng cộng ba vụ vi tân tinh, trong đó có một vụ nổ diễn ra trên một ngôi sao lùn trắng hoàn toàn mới mà trước đó chưa từng được biết đến. Điều này mở ra một hướng mới trong việc nghiên cứu các ngôi sao lùn trắng và những hiện tượng nhiệt hạch trên chúng.

Micronova là một hiện tượng mới được phát hiện và có sức nổ lớn hơn bất kỳ quả bom hạt nhân nào do con người từng tạo ra

Cơ chế hình thành vi tân tinh

Vi tân tinh xảy ra trên các ngôi sao lùn trắng trong hệ nhị phân, nơi một ngôi sao lùn trắng hút vật chất từ ngôi sao bạn đồng hành. Vật chất này, chủ yếu là hydro, bị hút từ ngôi sao bạn đồng hành về phía sao lùn trắng và tích tụ trên bề mặt của nó. Từ trường mạnh mẽ của sao lùn trắng đóng vai trò quan trọng trong việc tập trung vật chất vào các cực từ, nơi áp suất và nhiệt độ đủ lớn để kích hoạt phản ứng nhiệt hạch.

Các nhà nghiên cứu tin rằng chính từ trường này đã giúp vật chất bị hút tập trung lại ở một khu vực cụ thể, thay vì phân bố đều trên toàn bộ bề mặt sao lùn trắng. Khi lượng vật chất đủ lớn, phản ứng nhiệt hạch sẽ diễn ra, dẫn đến một vụ nổ nhỏ cục bộ – gọi là vi tân tinh. Vì vụ nổ chỉ xảy ra ở một phần nhỏ bề mặt ngôi sao, nên sức mạnh của nó chỉ bằng một phần triệu so với một nova toàn diện.

Nhà thiên văn học Paul Groot từ Đại học Radboud, Hà Lan, người tham gia vào nghiên cứu này, cho biết: “Lần đầu tiên chúng tôi thấy rằng phản ứng tổng hợp hydro cũng có thể xảy ra cục bộ. Nhiên liệu hydro có thể tích tụ tại các cực từ của sao lùn trắng, và phản ứng tổng hợp xảy ra chỉ ở những khu vực này, tạo ra những vụ nổ nhiệt hạch nhỏ nhưng mạnh mẽ.”

Vi tân tinh và siêu tân tinh

Một câu hỏi thường được đặt ra là vi tân tinh khác gì với siêu tân tinh và các vụ nổ lớn khác trong vũ trụ? Siêu tân tinh là hiện tượng mà một ngôi sao lớn kết thúc cuộc đời của nó bằng cách phát nổ toàn bộ. Quá trình này thường diễn ra sau khi ngôi sao đã sử dụng hết nhiên liệu hạt nhân trong lõi và lõi của nó sụp đổ, dẫn đến một vụ nổ dữ dội và phát ra ánh sáng rực rỡ.

Ngược lại, vi tân tinh chỉ là những vụ nổ nhỏ trên bề mặt của sao lùn trắng, không phá hủy ngôi sao. Sao lùn trắng là phần lõi còn lại của một ngôi sao đã chết sau khi đã hết nhiên liệu và giải phóng lớp vật chất bên ngoài. Khối lượng của sao lùn trắng có thể bằng khoảng 1,4 lần khối lượng của Mặt Trời, nhưng kích thước của nó lại rất nhỏ, chỉ bằng kích thước của Trái Đất.

Micronova là một loại vụ nổ nhiệt hạch trên bề mặt của một ngôi sao lùn trắng

Ý nghĩa của phát hiện vi tân tinh

Phát hiện về vi tân tinh không chỉ mở ra một lĩnh vực nghiên cứu mới, mà còn thách thức hiểu biết của chúng ta về cách các vụ nổ nhiệt hạch diễn ra trong các ngôi sao. Trước đây, các nhà khoa học đã nghĩ rằng họ hiểu khá rõ về cơ chế hoạt động của các vụ nổ nova và siêu tân tinh, nhưng vi tân tinh lại cho thấy một cơ chế mới hoàn toàn.

Simone Scaringi nhận định: “Phát hiện này đã thách thức sự hiểu biết hiện tại của chúng tôi về cách mà các vụ nổ nhiệt hạch trong các ngôi sao lùn trắng diễn ra. Chúng tôi nghĩ rằng mình đã biết rõ về các vụ nổ nhiệt hạch trong các ngôi sao, nhưng khám phá này đã chỉ ra một cách hoàn toàn mới mà chúng tôi chưa từng ngờ đến.”

Phát hiện này cũng có thể giải thích một số hiện tượng thiên văn đã được quan sát từ lâu nhưng chưa có lời giải thích thỏa đáng. Một ví dụ là ngôi sao lùn trắng trong hệ nhị phân TV Columbae, đã được quan sát thấy có những vụ bùng sáng bí ẩn trong hơn 40 năm qua. Những tia sáng này có thể là dấu vết của các vụ vi tân tinh, cho thấy rằng hiện tượng này không phải là hiếm gặp như chúng ta tưởng.

Tương lai của nghiên cứu vi tân tinh

Mặc dù vi tân tinh là một phát hiện mới đầy thú vị, nhưng các nhà khoa học cần thu thập thêm nhiều dữ liệu và quan sát hơn để hiểu rõ hơn về hiện tượng này. Một trong những thách thức lớn đối với việc nghiên cứu vi tân tinh là chúng diễn ra quá nhanh, chỉ trong vài giờ, nên rất khó để phát hiện kịp thời. Tuy nhiên, với sự hỗ trợ của các công nghệ mới như kính viễn vọng không gian TESS, việc phát hiện các vụ vi tân tinh trong tương lai sẽ trở nên dễ dàng hơn.

Các nhà khoa học hy vọng rằng việc nghiên cứu vi tân tinh sẽ giúp họ hiểu rõ hơn về cách mà các sao lùn trắng hoạt động và tiến hóa trong hệ nhị phân. Đồng thời, nó cũng giúp chúng ta có cái nhìn sâu sắc hơn về các hiện tượng nhiệt hạch trong vũ trụ, đặc biệt là những vụ nổ nhỏ nhưng có sức mạnh khổng lồ này.

Phát hiện vi tân tinh không chỉ mở rộng hiểu biết của chúng ta về vũ trụ mà còn cho thấy rằng ngay cả những hiện tượng tưởng chừng như nhỏ bé trong không gian cũng có thể mang lại những bài học to lớn.

Tìm hiểu thêm về: Nobel Sinh lý học 2024: Khám phá về microRNA