Tin tức Vũ trụ TV

Sự ra đời của từ trường từ vụ va chạm khổng lồ có khả năng được phát hiện lần đầu tiên

Ngày:
Th11 14, 2020
Tóm lược:

Các nhà nghiên cứu phát hiện một vụ nổ tia gamma ngắn sáng gấp 10 lần so với dự đoán. Độ sáng bí ẩn có thể báo hiệu sự ra đời của một nam châm hiếm, được hình thành từ hai ngôi sao neutron hợp nhất, chưa từng được quan sát thấy trước đây.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Hình ảnh này cho thấy ánh sáng từ một kilonova gây ra bởi sự hợp nhất của hai sao neutron. Kilonova, có độ sáng cực đại lên tới 10.000 lần so với một nova cổ điển, xuất hiện dưới dạng một điểm sáng (biểu thị bằng mũi tên) ở phía trên bên trái của thiên hà chủ. Sự hợp nhất của các ngôi sao neutron được cho là đã tạo ra một nam châm, có từ trường cực mạnh. Năng lượng từ nam châm đó làm sáng vật liệu phóng ra từ vụ nổ. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA, ESA, W. Fong (Đại học Northwestern) và T. Laskar (Đại học Bath, Vương quốc Anh)
Hình ảnh này cho thấy ánh sáng từ một kilonova gây ra bởi sự hợp nhất của hai sao neutron. Kilonova, có độ sáng cực đại lên tới 10.000 lần so với một nova cổ điển, xuất hiện dưới dạng một điểm sáng (biểu thị bằng mũi tên) ở phía trên bên trái của thiên hà chủ. Sự hợp nhất của các ngôi sao neutron được cho là đã tạo ra một nam châm, có từ trường cực mạnh. Năng lượng từ nam châm đó làm sáng vật liệu phóng ra từ vụ nổ.
Nhà cung cấp hình ảnh: NASA, ESA, W. Fong (Đại học Northwestern) và T. Laskar (Đại học Bath, Vương quốc Anh)

Cách đây rất lâu và xa khắp vũ trụ, một vụ nổ tia gamma khổng lồ giải phóng nhiều năng lượng hơn trong nửa giây so với mặt trời sẽ tạo ra trong toàn bộ vòng đời 10 tỷ năm của nó.

Sau khi kiểm tra vụ nổ cực sáng với các bước sóng quang học, tia X, tia hồng ngoại gần và sóng vô tuyến, một nhóm vật lý thiên văn do Đại học Northwestern dẫn đầu tin rằng nó có khả năng phát hiện ra sự ra đời của một nam châm.

Các nhà nghiên cứu tin rằng nam châm được hình thành do hai ngôi sao neutron hợp nhất, điều chưa từng được quan sát trước đây. Sự hợp nhất dẫn đến một kilonova rực rỡ – sáng nhất từng được nhìn thấy – mà ánh sáng cuối cùng đã đến Trái đất vào ngày 22 tháng 5 năm 2020. Ánh sáng đầu tiên xuất hiện dưới dạng một vụ nổ tia gamma, được gọi là một vụ nổ tia gamma ngắn.

“Khi hai sao neutron hợp nhất, kết quả dự đoán phổ biến nhất là chúng tạo thành một ngôi sao neutron nặng và sụp đổ thành một lỗ đen trong vòng mili giây hoặc ít hơn”, Wen-fai Fong của Northwestern, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết. “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy có thể đối với vụ nổ tia gamma ngắn đặc biệt này, vật thể nặng đã sống sót. Thay vì sụp đổ thành một lỗ đen, nó trở thành một nam châm: Một ngôi sao neutron quay nhanh có từ trường lớn, đổ năng lượng vào môi trường xung quanh của nó và tạo ra ánh sáng rực rỡ mà chúng ta nhìn thấy. “

Nghiên cứu đã được The Astrophysical Journal chấp nhận và sẽ được xuất bản trực tuyến vào cuối năm nay.

Fong là trợ lý giáo sư vật lý và thiên văn học tại Đại học Khoa học và Nghệ thuật Weinberg của Tây Bắc và là thành viên của CIERA (Trung tâm Khám phá và Nghiên cứu Liên ngành trong Vật lý Thiên văn). Nghiên cứu có sự tham gia của hai sinh viên đại học, ba nghiên cứu sinh và ba nghiên cứu sinh sau tiến sĩ từ phòng thí nghiệm của Fong.

‘Có một hiện tượng mới đang xảy ra’

Sau khi ánh sáng được phát hiện lần đầu tiên bởi Đài quan sát Neil Gehrels Swift của NASA, các nhà khoa học đã nhanh chóng sử dụng các kính thiên văn khác – bao gồm Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA, Mảng rất lớn, Đài quan sát WM Keck và mạng lưới Kính viễn vọng toàn cầu của Đài quan sát Las Cumbres – để nghiên cứu hậu quả của vụ nổ và thiên hà chủ của nó.

Nhóm của Fong nhanh chóng nhận ra rằng có điều gì đó không ổn.

So với các quan sát bằng tia X và vô tuyến, bức xạ hồng ngoại gần được phát hiện bằng Hubble quá sáng. Trên thực tế, nó sáng gấp 10 lần so với dự đoán.

Đồng điều tra viên của nghiên cứu, Tanmoy Laskar thuộc Đại học Bath ở Vương quốc Anh cho biết: “Khi dữ liệu được đưa vào, chúng tôi đang hình thành một bức tranh về cơ chế tạo ra ánh sáng mà chúng tôi đang thấy. “Khi chúng tôi nhận được các quan sát của Hubble, chúng tôi phải thay đổi hoàn toàn quá trình suy nghĩ của mình, bởi vì thông tin mà Hubble thêm vào khiến chúng tôi nhận ra rằng chúng tôi phải loại bỏ suy nghĩ thông thường và có một hiện tượng mới đang xảy ra. Sau đó, chúng tôi phải tìm ra về ý nghĩa của điều đó đối với vật lý đằng sau những vụ nổ cực kỳ năng lượng này. “

Quái vật từ tính

Fong và nhóm của cô đã thảo luận về một số khả năng giải thích độ sáng bất thường – được gọi là một vụ nổ tia gamma ngắn – mà Hubble nhìn thấy. Các nhà nghiên cứu cho rằng các vụ nổ ngắn là do sự hợp nhất của hai sao neutron, những vật thể cực kỳ dày đặc bằng khối lượng của mặt trời bị nén vào thể tích của một thành phố lớn như Chicago. Trong khi hầu hết các vụ nổ tia gamma ngắn có thể dẫn đến một lỗ đen, hai sao neutron hợp nhất trong trường hợp này có thể đã kết hợp để tạo thành một nam châm, một sao neutron siêu lớn với từ trường rất mạnh.

Laskar giải thích: “Về cơ bản bạn có những đường sức từ trường này được neo vào ngôi sao đang quay xung quanh với tốc độ khoảng 1.000 lần một giây, và điều này tạo ra một cơn gió từ hóa. “Các đường trường quay này chiết xuất năng lượng quay của sao neutron được hình thành trong quá trình sáp nhập và gửi năng lượng đó vào vật phóng từ vụ nổ, khiến vật chất phát sáng hơn nữa.”

Fong nói: “Chúng tôi biết rằng nam châm tồn tại bởi vì chúng tôi nhìn thấy chúng trong thiên hà của mình. “Chúng tôi nghĩ rằng hầu hết chúng được hình thành trong vụ nổ chết chóc của các ngôi sao lớn, để lại những ngôi sao neutron có độ từ hóa cao này. trong ánh sáng hồng ngoại, làm cho khám phá này trở nên đặc biệt. “

Kilonova sáng lạ lùng

Tân tinh, thường sáng hơn 1.000 lần so với một tân tinh cổ điển, dự kiến ​​sẽ đi kèm với các vụ nổ tia gamma ngắn. Độc đáo với sự hợp nhất của hai vật thể nhỏ gọn, kilonovae phát sáng từ sự phân rã phóng xạ của các nguyên tố nặng được phóng ra trong quá trình hợp nhất, tạo ra các nguyên tố được thèm muốn như vàng và uranium.

Jillian Rastinejad, đồng tác giả của bài báo và là nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm của Fong cho biết: “Chúng tôi chỉ có một kilonova được xác nhận và lấy mẫu tốt cho đến nay. “Vì vậy, thật thú vị khi tìm thấy một kilonova tiềm năng mới trông rất khác biệt. Khám phá này đã cho chúng tôi cơ hội khám phá sự đa dạng của các kilonova và các vật thể còn sót lại của chúng.”

Nếu độ sáng bất ngờ mà Hubble nhìn thấy đến từ một nam châm tích tụ năng lượng vào vật liệu kilonova, thì trong vòng vài năm, vật liệu phóng ra từ vụ nổ sẽ tạo ra ánh sáng hiển thị ở bước sóng vô tuyến. Các quan sát vô tuyến tiếp theo cuối cùng có thể chứng minh rằng đây là một từ trường, dẫn đến lời giải thích về nguồn gốc của những vật thể như vậy.

Rastinejad nói: “Bây giờ chúng ta có một ứng cử viên rất sáng giá là kilonova.

Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (số giải thưởng AST-1814782 và AST-1909358) và NASA (số chương trình 15964).


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Northwestern cung cấp . Bản gốc do Amanda Morris viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. W. Fong (Northwestern / CIERA), T. Laskar, J. Rastinejad, A. Rouco Escorial, G. Schroeder, J. Barnes, CD Kilpatrick, K. Paterson, E. Berger, BD Metzger, Y. Dong, AE Nugent , R. Strausbaugh, PK Blanchard, A. Goyal, A. Cucchiara, G. Terreran, KD Alexander, T. Eftekhari, C. Fryer, B. Margalit, R. Margutti, M. Nicholl. Phần đối âm băng rộng của GRB 200522A ngắn tại z = 0,5536: Một Kilonova phát sáng hay một Dòng chảy chuẩn trực với một cú sốc ngược? Tạp chí Vật lý thiên văn (được chấp nhận) , 2020 [ tóm tắt ]

Bài viết liên quan

Bài viết mới