Phát hiện nguồn gốc những ngôi sao lao với tốc độ siêu thanh

Sao lùn trắng là lõi cực nóng và đặc, có kích thước tương đương Trái Đất, còn sót lại sau khi một ngôi sao bắt đầu tàn lụi. Khi những sao lùn trắng này di chuyển với vận tốc cực lớn trong vũ trụ, chúng được gọi là “sao lùn trắng có tốc độ siêu thanh”. Nguyên nhân khiến chúng đạt đến tốc độ như vậy vẫn là điều bí ẩn trước khi nghiên cứu mới nhất này được tiến hành.

Dưới sự dẫn dắt của Tiến sĩ Hila Glanz từ Technion, nhóm nghiên cứu quốc tế đã thực hiện các mô phỏng 3 chiều quá trình hợp nhất giữa hai sao lùn trắng hiếm gặp - loại chứa heli, carbon và oxy (HeCO WDs). Bằng mô hình thủy động lực học, các nhà khoa học mô phỏng tương tác của các hạt hạ nguyên tử và cả vật chất tối - thành phần chiếm khoảng 86% khối lượng của vũ trụ.

Các mô phỏng này cho thấy: khi hai sao lùn trắng HeCO va chạm, một chuỗi vụ nổ mạnh mẽ xảy ra, khiến ngôi sao nhỏ hơn bị bắn văng ra ngoài với vận tốc đủ lớn để thoát khỏi lực hấp dẫn của Dải Ngân Hà.

Cụ thể, sao lùn trắng nhỏ bị biến dạng khi tiến đến gần sao lớn hơn, sau đó va chạm gây nổ lớp vỏ ngoài của sao lớn, tiếp nối bằng một vụ nổ tại lõi. Quá trình này biến sao lùn trắng chính thành một siêu tân tinh loại Ia, đồng thời đẩy lõi của sao phụ văng ra với vận tốc hơn 2.000 km/giây - nhanh gấp 4 lần vận tốc cần thiết để thoát khỏi Dải Ngân Hà.

Phát hiện này không chỉ giúp giải mã hiện tượng "sao chạy trốn" - những ngôi sao đủ nhanh để thoát khỏi thiên hà - mà còn mở ra góc nhìn mới về các siêu tân tinh loại Ia dị thường, vốn mờ hơn so với mức sáng tiêu chuẩn.

Do siêu tân tinh loại Ia được sử dụng làm “ngọn hải đăng vũ trụ” để đo khoảng cách và tốc độ giãn nở của vũ trụ, hiểu rõ hơn về các biến thể của hiện tượng này sẽ giúp các nhà khoa học tính toán chính xác hơn về vũ trụ và lịch sử hình thành của các nguyên tố.

Hiện tượng “dịch chuyển đỏ” - khi bước sóng ánh sáng kéo dài do vật thể phát ra ánh sáng đang di chuyển xa ra - là công cụ quan trọng trong việc đo vận tốc giãn nở của vũ trụ, và siêu tân tinh loại Ia là công cụ đo chuẩn để phục vụ việc này.

Khác với các nghiên cứu trước chỉ dùng mô phỏng 2D, đây là lần đầu một mô hình 3D được áp dụng để theo dõi toàn bộ quá trình hợp nhất và phóng sao. Điều này cho phép nhóm nghiên cứu mô tả chính xác hơn quá trình tạo ra sao lùn trắng siêu thanh, đặc biệt là những sao đã biết như J0546 và J0927 - vốn có nhiệt độ, độ sáng và vận tốc khác thường.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Nature Astronomy.