Tin tức Vũ trụ TV

Một thiên hà xa xôi phun trào khoảng 114 ngày một lần bởi lỗ đen đang xé toạc ngôi sao

Ngày:
Th1 13, 2021
Tóm lược:

Mạch nước phun Old Faithful của Công viên Quốc gia Yellowstone thường xuyên phun ra một tia nước sôi cao trong không khí. Giờ đây, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã phát hiện ra một thiên hà vũ trụ tương đương, một thiên hà xa xôi phun trào khoảng 114 ngày một lần.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Hình ảnh thiên hà đang hoạt động ESO 253-3 này được chụp bởi Nhà thám hiểm quang phổ đa đơn vị của Đài quan sát không gian châu Âu trong khuôn khổ cuộc khảo sát Trường tích phân Siêu tân tinh MUse trong mọi thời tiết của các Thiên hà lân cận (AMUSING). ESO 253-3 hiển thị các tia sáng thường xuyên và có thể dự đoán được nhất mà các nhà khoa học chưa xác định được trong một thiên hà đang hoạt động.
Tín dụng: Michael Tucker (Đại học Hawai'i) và khảo sát AMUSING
Hình ảnh thiên hà đang hoạt động ESO 253-3 này được chụp bởi Nhà thám hiểm quang phổ đa đơn vị của Đài quan sát không gian châu Âu trong khuôn khổ cuộc khảo sát Trường tích phân Siêu tân tinh MUse trong mọi thời tiết của các Thiên hà lân cận (AMUSING). ESO 253-3 hiển thị các tia sáng thường xuyên và có thể dự đoán được nhất mà các nhà khoa học chưa xác định được trong một thiên hà đang hoạt động.
Tín dụng: Michael Tucker (Đại học Hawai’i) và khảo sát AMUSING

Trong một năm điển hình, hơn một triệu người đến thăm Công viên Quốc gia Yellowstone, nơi mạch nước phun Old Faithful thường xuyên phun ra một tia nước sôi cao trong không khí. Giờ đây, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã phát hiện ra một thiên hà vũ trụ tương đương, một thiên hà xa xôi phun trào khoảng 114 ngày một lần.

Sử dụng dữ liệu từ các cơ sở bao gồm Đài quan sát Neil Gehrels Swift của NASA và Vệ tinh khảo sát ngoại hành tinh (TESS), các nhà khoa học đã nghiên cứu 20 lần bùng phát lặp lại của một sự kiện được gọi là ASASSN-14ko. Những kính thiên văn và dụng cụ khác nhau này nhạy cảm với các bước sóng ánh sáng khác nhau. Bằng cách phối hợp sử dụng chúng, các nhà khoa học đã thu được những bức ảnh chi tiết hơn về các đợt bùng phát.

Anna Payne, Nghiên cứu sinh NASA tại Đại học Hawai, cho biết: “Đây là những tia sáng đa bước sóng có thể dự đoán được và thường xuyên lặp lại mà chúng tôi từng thấy từ lõi của một thiên hà và chúng cho chúng tôi cơ hội duy nhất để nghiên cứu chi tiết về Old Faithful ngoài thiên hà này. “Chúng tôi nghĩ rằng một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm thiên hà sẽ tạo ra các vụ nổ khi nó tiêu thụ một phần ngôi sao khổng lồ đang quay quanh.”

Payne đã trình bày những phát hiện vào thứ Ba, ngày 12 tháng 1, tại cuộc họp ảo lần thứ 237 của Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ. Một bài báo về nguồn và những quan sát này, do Payne dẫn đầu, đang được xem xét khoa học.

Các nhà thiên văn học phân loại các thiên hà có trung tâm sáng và biến đổi bất thường là các thiên hà đang hoạt động. Những vật thể này có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn mức đóng góp tổng hợp của tất cả các ngôi sao của chúng, bao gồm cả mức độ ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím và tia X cao hơn mong đợi. Các nhà vật lý thiên văn cho rằng sự phát xạ thêm đến từ gần lỗ đen siêu lớn trung tâm của thiên hà, nơi một đĩa xoáy khí và bụi tích tụ và nóng lên do lực hấp dẫn và lực ma sát. Hố đen từ từ tiêu thụ vật chất, tạo ra các dao động ngẫu nhiên trong ánh sáng phát ra của đĩa.

Tuy nhiên, các nhà thiên văn quan tâm đến việc tìm kiếm các thiên hà đang hoạt động với các đốm sáng xảy ra đều đặn, điều này có thể giúp họ xác định và nghiên cứu các hiện tượng và sự kiện mới.

“ASASSN-14ko hiện là ví dụ tốt nhất của chúng tôi về sự biến thiên tuần hoàn trong một thiên hà đang hoạt động, bất chấp nhiều thập kỷ tuyên bố khác, bởi vì thời điểm bùng phát của nó rất nhất quán trong sáu năm dữ liệu mà Anna và nhóm của cô ấy phân tích”, Jeremy Schnittman, một nhà vật lý thiên văn tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, người nghiên cứu lỗ đen nhưng không tham gia vào nghiên cứu chia sẻ. “Kết quả này là một chuyến tham quan thực tế của thiên văn học quan sát đa bước sóng.”

ASASSN-14ko được phát hiện lần đầu tiên vào ngày 14 tháng 11 năm 2014, bởi Khảo sát Tự động Toàn bầu trời về Siêu tân tinh (ASAS-SN), một mạng lưới toàn cầu gồm 20 kính thiên văn robot có trụ sở chính tại Đại học Bang Ohio (OSU) ở Columbus. Nó xảy ra trong ESO 253-3, một thiên hà đang hoạt động cách xa hơn 570 triệu năm ánh sáng trong chòm sao Pictor phía nam. Vào thời điểm đó, các nhà thiên văn học cho rằng vụ nổ rất có thể là một siêu tân tinh, một sự kiện một lần phá hủy một ngôi sao.

Sáu năm sau, Payne đang kiểm tra dữ liệu ASAS-SN trên các thiên hà đang hoạt động được biết đến như một phần trong luận án của mình. Nhìn vào đường cong ánh sáng ESO 253-3, hoặc biểu đồ độ sáng của nó theo thời gian, cô ngay lập tức nhận thấy một loạt các đốm sáng cách đều nhau – tổng cộng là 17, tất cả đều cách nhau khoảng 114 ngày. Mỗi ngọn lửa đạt độ sáng cực đại trong khoảng năm ngày, sau đó mờ dần.

Payne và các đồng nghiệp của cô dự đoán rằng thiên hà sẽ bùng phát trở lại vào ngày 17 tháng 5 năm 2020, vì vậy họ phối hợp các quan sát chung với các cơ sở trên mặt đất và không gian, bao gồm cả các phép đo đa bước sóng với Swift. ASASSN-14ko đã nổ ra đúng lịch trình. Nhóm nghiên cứu kể từ đó đã dự đoán và quan sát các đợt bùng phát tiếp theo vào ngày 7 tháng 9 và ngày 20 tháng 12.

Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng dữ liệu TESS để có cái nhìn chi tiết về một đợt bùng phát trước đó. TESS quan sát các vùng trên bầu trời được gọi là các khu vực trong khoảng một tháng tại một thời điểm. Trong hai năm đầu tiên của sứ mệnh, các máy ảnh thu thập hình ảnh toàn cảnh khu vực sau mỗi 30 phút. Những ảnh chụp nhanh này cho phép nhóm tạo ra một dòng thời gian chính xác của một ngọn lửa bắt đầu vào ngày 7 tháng 11 năm 2018, theo dõi sự xuất hiện của nó, tăng đến độ sáng cao nhất và suy giảm rất chi tiết.

Đồng tác giả Patrick Vallely, nghiên cứu viên tốt nghiệp tại OSU, thành viên nhóm ASAS-SN và Quỹ Khoa học Quốc gia cho biết: “TESS đã cung cấp một bức ảnh rất kỹ lưỡng về ngọn lửa cụ thể đó, nhưng do cách sứ mệnh chụp ảnh bầu trời, nó không thể quan sát tất cả chúng. ASAS-SN thu thập ít chi tiết hơn về các đợt bùng phát riêng lẻ, nhưng cung cấp một đường cơ sở dài hơn, điều này rất quan trọng trong trường hợp này. Hai cuộc khảo sát bổ sung cho nhau.”

Sử dụng các phép đo từ ASAS-SN, TESS, Swift và các đài quan sát khác, bao gồm NuSTAR của NASA và XMM-Newton của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, Payne và nhóm của cô đã đưa ra ba cách giải thích khả thi cho các tia sáng lặp lại.

Một kịch bản liên quan đến sự tương tác giữa các đĩa của hai lỗ đen siêu lớn quay quanh trung tâm thiên hà. Các phép đo gần đây, cũng đang được xem xét khoa học, cho thấy thiên hà thực sự chứa hai vật thể như vậy, nhưng chúng không quay quanh quỹ đạo đủ gần để tính đến tần số của các tia sáng.

Kịch bản thứ hai mà nhóm nghiên cứu xem xét là một ngôi sao đi trên quỹ đạo nghiêng qua đĩa của lỗ đen. Trong trường hợp đó, các nhà khoa học mong đợi sẽ thấy những đốm sáng có hình dạng bất đối xứng gây ra khi ngôi sao làm nhiễu đĩa hai lần, ở hai bên của lỗ đen. Nhưng các pháo sáng từ thiên hà này đều có hình dạng giống nhau.

Kịch bản thứ ba và là kịch bản mà nhóm cho rằng có nhiều khả năng xảy ra nhất, là một sự kiện gián đoạn thủy triều một phần.

Một sự kiện gián đoạn thủy triều xảy ra khi một ngôi sao không may mắn đi lạc quá gần hố đen. Lực hấp dẫn tạo ra thủy triều dữ dội làm vỡ ngôi sao thành một dòng khí. Phần cuối của dòng thoát ra khỏi hệ thống, trong khi phần đầu quay trở lại xung quanh lỗ đen. Các nhà thiên văn học nhìn thấy những đốm sáng từ những sự kiện này khi khí thải va chạm vào đĩa bồi tụ của lỗ đen.

Trong trường hợp này, các nhà thiên văn cho rằng một trong những lỗ đen siêu lớn của thiên hà, một trong những lỗ đen có khối lượng khoảng 78 triệu lần Mặt trời, đã phá vỡ một phần của một ngôi sao khổng lồ quay quanh quỹ đạo. Quỹ đạo của ngôi sao không phải là hình tròn, và mỗi khi nó đi qua gần lỗ đen nhất, nó sẽ phình ra bên ngoài, giảm khối lượng nhưng không hoàn toàn vỡ ra. Mỗi cuộc chạm trán đều tước đi một lượng khí bằng khoảng ba lần khối lượng của Sao Mộc.

Các nhà thiên văn học không biết pháo sáng sẽ tồn tại trong bao lâu. Ngôi sao không thể mất khối lượng mãi mãi, và trong khi các nhà khoa học có thể ước tính khối lượng nó mất đi trong mỗi quỹ đạo, họ không biết nó có khối lượng bao nhiêu trước khi sự gián đoạn bắt đầu.

Payne và nhóm của cô ấy có kế hoạch tiếp tục quan sát các đợt bùng phát dự đoán của sự kiện, bao gồm các ngày sắp diễn ra vào tháng 4 và tháng 8 năm 2021. Họ cũng sẽ có thể kiểm tra một phép đo khác từ TESS, đã ghi lại sự bùng phát vào ngày 20 tháng 12 với tốc độ chụp nhanh 10 phút được cập nhật của nó .

Padi Boyd, nhà khoa học của dự án TESS tại Goddard cho biết: “TESS được thiết kế chủ yếu để tìm kiếm những thế giới bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. “Nhưng sứ mệnh cũng dạy chúng ta nhiều hơn về các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta, bao gồm cách chúng phát xung và làm nhật thực lẫn nhau. Ở những thiên hà xa xôi, chúng ta đã thấy các ngôi sao kết thúc cuộc đời của mình trong các vụ nổ siêu tân tinh. TESS trước đây thậm chí đã quan sát thấy sự gián đoạn thủy triều hoàn toàn sự kiện. Chúng tôi luôn mong đợi những khám phá thú vị và đáng ngạc nhiên tiếp theo mà sứ mệnh sẽ thực hiện. “

Video: https://www.youtube.com/watch?v=4esMWZZAaA8&feature=emb_logo


Nguồn truyện:

Tài liệu do NASA / Trung tâm bay vũ trụ Goddard cung cấp . Bản gốc do Jeanette Kazmierczak viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Bài viết liên quan

Bài viết mới