Phát hiện chấn động: 'Ngôi sao thây ma' lộ diện sau vụ va chạm dữ dội ngoài vũ trụ

Thiên thể đặc biệt này mang tên WD 0525+526, trong bầu khí quyển của nó có dấu vết carbon chỉ có thể nhận diện dưới ánh sáng cực tím - bằng chứng rõ ràng cho thấy quá khứ bùng nổ khác thường.

Dấu vết kỳ lạ trong vũ trụ

Nhóm nghiên cứu quốc tế cho biết, WD 0525+526 là một sao lùn trắng siêu khối lượng, hình thành từ vụ hợp nhất thay vì từ vòng đời tự nhiên của một ngôi sao. Dữ liệu từ Hubble chỉ ra rằng loại sao lùn trắng hình thành nhờ va chạm có thể phổ biến hơn nhiều so với những gì khoa học từng dự đoán.

"Đây là một phát hiện cho thấy bức tranh ban đầu về vũ trụ có thể khác xa thực tế", Boris Gaensicke, Đại học Warwick (Anh), nhà nghiên cứu chính của chương trình Hubble, nhấn mạnh. "Thoạt nhìn, nó giống như một sao lùn trắng bình thường, nhưng quan sát bằng cực tím hé lộ một lịch sử hoàn toàn khác".

Hình minh họa mô tả sao lùn trắng đang hợp nhất với một sao khổng lồ đỏ. Một cú sốc hình cung hình thành khi sao lùn lao xuyên qua bầu khí quyển bên ngoài của ngôi sao. Quá trình này làm bong tróc các lớp bên ngoài của sao lùn trắng, để lộ lõi carbon bên trong. Nguồn: NASA, ESA, STScI, Ralf Crawford (STScI)

Vòng đời kỳ cùng của các vì sao

Sao lùn trắng là tàn dư của các ngôi sao cỡ trung, có kích thước xấp xỉ Trái Đất nhưng cực kỳ đặc, là giai đoạn cuối trong vòng đời của những ngôi sao không đủ khối lượng để nổ tung thành siêu tân tinh. Khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt Trời cũng sẽ co lại thành một sao lùn trắng.

Thông thường, sao lùn trắng chỉ đạt khối lượng dưới 1,4 lần Mặt Trời. Các trường hợp hiếm hoi có khối lượng lớn hơn, gọi là sao lùn trắng siêu khối lượng, có thể hình thành do sự hợp nhất giữa hai sao.

Bằng chứng cực tím lần đầu được ghi nhận

Kết quả nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Astronomy đánh dấu lần đầu tiên một sao lùn trắng do va chạm được phát hiện nhờ quang phổ cực tím. Trước đó, chỉ có 6 sản phẩm hợp nhất được nhận diện qua vạch carbon trong ánh sáng khả kiến. Cả 7 thiên thể này đều nằm trong nhóm đặc biệt được phát hiện năm 2019 nhờ sứ mệnh Gaia của ESA, vốn có màu xanh hơn so với tuổi và khối lượng dự kiến.

WD 0525+526 nằm cách Trái Đất 128 năm ánh sáng, có khối lượng lớn hơn Mặt Trời 20%. Trong ánh sáng thường, nó giống hệt một sao lùn trắng điển hình, nhưng dưới ống kính cực tím của Hubble, lớp carbon trong bầu khí quyển đã lộ diện.

Bí ẩn carbon và vai trò của Hubble

Các sao lùn trắng thông thường chỉ lộ hydro và heli ở bầu khí quyển. Carbon thường bị che giấu trong lõi. Tuy nhiên, nếu xảy ra va chạm, các lớp hydro và heli có thể bị thiêu rụi, để lại một lớp mỏng cho phép carbon nổi lên trên và xuất hiện trong quang phổ.

WD 0525+526 có nhiệt độ gần 21.000 Kelvin (37.000 độ F) và khối lượng khoảng 1,2 lần Mặt Trời - cao hơn so với nhiều sao lùn trắng khác cùng nhóm. Đặc biệt, nó chứa lượng carbon thấp nhất từng ghi nhận trong số các sản phẩm hợp nhất, ít hơn tới 100.000 lần so với các trường hợp khác.

Điều này khiến các nhà khoa học buộc phải giải thích bằng một cơ chế tinh vi hơn: hiện tượng bán đối lưu, cho phép một lượng nhỏ carbon thoát ra lớp khí quyển.

"Máy quang phổ nguồn gốc vũ trụ của Hubble là công cụ duy nhất đủ nhạy để phát hiện dấu vết carbon mờ nhạt này", Snehalata Sahu, Đại học Warwick, trưởng nhóm nghiên cứu, khẳng định.

Hé lộ thêm nhiều "ngôi sao thây ma" khác?

Do WD 0525+526 chỉ lộ diện nhờ quan sát cực tím, các nhà khoa học tin rằng nhiều sao lùn trắng tưởng như bình thường khác thực chất cũng là sản phẩm của các vụ va chạm vũ trụ.

"Chúng tôi muốn mở rộng nghiên cứu để xác định có bao nhiêu sao lùn trắng carbon trong số các sao lùn trắng thông thường, và bao nhiêu vụ hợp nhất còn ẩn giấu", Antoine Bedrad, đồng trưởng nhóm nghiên cứu, chia sẻ. "Điều đó sẽ mang lại chìa khóa quan trọng để hiểu về các hệ sao đôi và con đường dẫn tới các vụ nổ siêu tân tinh".

Phát hiện này không chỉ vén màn bí ẩn về một "ngôi sao thây ma" đặc biệt mà còn mở ra khả năng tồn tại nhiều tàn dư hợp nhất khác đang ẩn mình trong vũ trụ rộng lớn.