Các nhà thiên văn học cảm thấy bối rối vì một ngôi sao khổng lồ bỗng nhiên 'mất tích'

Một "ngôi sao rất lớn" trong thiên hà Kinman Dwarf đã thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học vào những năm đầu của thập niên 2000: Nó dường như đang đạt đến một chương cuối trong câu chuyện cuộc đời của một ngôi sao và mang đến cơ hội hiếm hoi để quan sát cái chết của một lượng lớn sao trong vùng có ít kim loại.

Tuy nhiên, vào thời điểm các nhà khoa học có cơ hội sử dụng Kính viễn vọng Rất lớn (VLT) của Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) ở Paranal, Chile vào năm 2019, nó đã hoàn toàn biến mất mà không để lại dấu vết.

Hai giả thuyết hàng đầu về những gì đã xảy ra là hoặc nó vẫn ở đó và đang trong quá trình chết đi, với độ sáng kém hơn và có thể bị che khuất bởi bụi, hoặc nó đã chết và sụp đổ thành một lỗ đen mà không trải qua giai đoạn siêu tân tinh. "Nếu đúng, đây sẽ là phát hiện trực tiếp đầu tiên về việc một ngôi sao khổng lồ kết thúc sự sống của nó theo cách này", Andrew Allan của Đại học Trinity College Dublin, Ireland, trưởng nhóm quan sát có nghiên cứu được công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical cho biết.

Kinman Dwarf - ngôi sao nằm trong thiên hà PHL 293B, cách chúng ta 75 triệu năm ánh sáng - không còn quan sát được trên bầu trời. Các nhà thiên văn học vẫn chưa thể tìm ra lý do.

Giữa những lần quan sát cuối cùng của các nhà thiên văn học vào năm 2011 và 2019 là một khoảng thời gian đủ lớn để điều gì đó xảy ra.

Chúng ta thường nghĩ về các sự kiện vũ trụ như những hiện tượng chuyển động chậm bởi vì các tác động theo sau của chúng thường rất lớn và diễn ra với chúng ta theo thời gian. Nhưng mọi thứ trên thực tế có thể xảy ra nhanh hơn và có quy mô nhỏ hơn so với dự đoán của con người.

Trong bất kỳ trường hợp nào, Thiên hà lùn Kinsman, hay PHL 293B, ở rất xa (75 triệu năm ánh sáng), quá xa để các nhà thiên văn có thể quan sát trực tiếp các ngôi sao của nó.

Sự hiện diện của chúng có thể được suy ra từ các ký hiệu quang phổ - cụ thể là PHL 293B từ năm 2001 đến 2011 luôn có các ký hiệu hydro mạnh cho thấy sự hiện diện của một ngôi sao "biến quang xanh" (LBV) lớn hơn Mặt Trời của chúng ta khoảng 2,5 lần. Các nhà thiên văn nghi ngờ rằng một số ngôi sao rất lớn có thể trải qua những năm cuối cùng của chúng dưới dạng LBV.

Kinman Dwarf là một trong những sao lớn và sáng nhất vũ trụ. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra điều bất thường này khi cố gắng quan sát nó trên bầu trời để tìm hiểu nguyên nhân cái chết của nó.

Mặc dù LBV được biết là trải qua những thay đổi cơ bản về quang phổ và độ sáng, nhưng chúng thường để lại những dấu vết cụ thể một cách đáng tin cậy giúp xác nhận sự hiện diện liên tục của chúng. Vào năm 2019, các ký hiệu hydro và những dấu vết như vậy đã biến mất. Allan nói, "Sẽ rất bất thường nếu một ngôi sao lớn như vậy biến mất mà không tạo ra một vụ nổ siêu tân tinh sáng."

Thiên hà lùn Kinsman, hay PHL 293B, là một trong những thiên hà nghèo kim loại nhất được biết đến. Những ngôi sao có khối lượng lớn hiếm khi được nhìn thấy trong những môi trường này. Ngôi sao hiện đã mất tích được coi là cơ hội hiếm có để quan sát giai đoạn cuối của một ngôi sao lớn trong một môi trường như vậy.

Trước đó, nghiên cứu về Kinman Dwarf được thực hiện rộng rãi từ năm 2001-2011. Qua các quan sát cho thấy nó dường như ở giai đoạn cuối của cuộc đời và có nhiều điều bí ẩn cần giải mã.

Vào tháng 8 năm 2019, nhóm nghiên cứu đã điều hướng đồng thời bốn kính viễn vọng của mảng ESPRESSO về phía vị trí cũ của LBV, tuy nhiên họ không thấy được gì ở đó. Vài tháng sau, họ cũng đưa dụng cụ X-shooter của VLT vào cuộc tìm kiếm nhưng kết quả vẫn không thay đổi.

Andrea Mehner, một nhân viên ESO đã làm việc trong nghiên cứu cho biết: "Cơ sở Lưu trữ Khoa học ESO cho phép chúng tôi tìm và sử dụng dữ liệu của cùng một đối tượng thu được vào năm 2002 và 2009. So sánh quang phổ UVES độ phân giải cao năm 2002 với các quan sát của chúng tôi thu được vào năm 2019 với quang phổ độ phân giải cao mới nhất của ESO cho thấy ngôi sao này đã biến mất mà không để lại dấu vết".

Việc kiểm tra dữ liệu này cho thấy rằng LBV thực sự có thể đã kết thúc vòng đời của mình vào khoảng sau năm 2011.

Lần nhìn thấy ngôi sao này gần nhất là năm 2011, khi nhóm các nhà khoa học sử dụng kính thiên văn học siêu lớn Espresso ở Chile. Khi đó, họ không thể định vị được Kinman Dwarf. Và gần đây, nhóm dùng X-Shooter để xác định ngôi sao đã đi đâu thì không thể tìm thấy nó một lần nữa.

Việc kết hợp dữ liệu năm 2019 với hình ảnh cùng thời của Kính viễn vọng Không gian Hubble (HST) khiến các tác giả của báo cáo cảm thấy rằng "LBV đã ở trong trạng thái phun trào ít nhất từ năm 2001 đến năm 2011, sau đó kết thúc vòng đời".

Một ngôi sao sụp đổ thành một lỗ đen mà không có vụ nổ siêu tân tinh sẽ là một sự kiện hiếm gặp. Bài báo cũng lưu ý rằng chúng ta có thể đơn giản là chúng ta đã bỏ sót sự kiện siêu tân tinh của ngôi sao trong khoảng cách quan sát 8 năm.

LBV được biết là rất không ổn định, do đó, ngôi sao rơi xuống trạng thái kém sáng hơn hoặc tạo ra lớp phủ bụi nhiều hơn khiến việc quan sát không thể thực hiện được là điều hoàn toàn có thể.

Tham Khảo: Earthlymission; Nature; NASA