Chandra phát hiện 84 nguồn tia X “siêu mềm” ẩn mình trong các thiên hà lân cận

Các nhà thiên văn do Mustafa Muhibullah dẫn đầu đã nhận diện 84 nguồn tia X siêu mềm (hypersoft X-ray sources, viết tắt HSS) sáng, dạng điểm, nằm ngoài vùng nhân thiên hà. Chúng được tìm thấy khi nhóm nghiên cứu rà soát lại dữ liệu công khai từ Đài quan sát tia X Chandra của NASA — thay vì chỉ dùng những dải năng lượng thường được ưu tiên trong các khảo sát trước đây. 3

Mẫu nguồn trải trên hai thiên hà xoắn ốc M31 (Andromeda) và M101 (Pinwheel), cùng bốn thiên hà elip. Đây trước hết là một lớp nguồn được xác định theo quan sát: dữ liệu cho thấy chúng có dấu hiệu năng lượng rất khác thường, còn bản chất vật lý cụ thể của từng nguồn vẫn cần được làm rõ. 3

Vì sao chúng từng “vô hình”?

Điểm lạ của HSS là phần lớn bức xạ tia X của chúng nằm dưới ngưỡng 0,3 keV — cực thấp đối với một khảo sát tia X thông thường. Nhóm nghiên cứu nhận diện chúng bằng tỷ lệ photon ở dải 0,15–0,3 keV cao vượt trội so với dải 0,3–1,0 keV. Trong các ảnh tia X ở năng lượng cao hơn, nhiều nguồn gần như mờ đi hoặc biến mất. 3

Điều này tạo ra một vùng mù quan sát vì hai lý do:

• Ở sát rìa năng lượng thấp, độ nhạy của Chandra trở nên khó khai thác hơn.
• Bức xạ tử ngoại mạnh được suy ra từ phổ siêu mềm lại dễ bị hydro và heli giữa các sao hấp thụ trước khi đến Trái Đất.

Các nghiên cứu trước đó cũng cho thấy những nguồn chỉ phát dưới 0,3 keV phần lớn không xuất hiện trong Danh mục Nguồn Chandra và các danh sách nguồn đã công bố. 6

Có thể là những hệ vật thể đặc nào?

Một khả năng hàng đầu là hệ sao đôi bồi tụ: một vật thể đặc hút khí từ ngôi sao đồng hành. Vật thể hút vật chất có thể là sao lùn trắng, sao neutron hoặc lỗ đen. Khi vật chất rơi vào trong và nóng lên, hệ có thể phát mạnh ở vùng tử ngoại cực hạn và tia X siêu mềm, thay vì tia X năng lượng cao thường gắn với nhiều hệ sao đôi tia X.

Nhiệt độ suy ra từ phổ Chandra vào khoảng 200.000–250.000°C. Tuy nhiên, đây không phải phép đo trực tiếp: con số phụ thuộc vào mô hình vì được suy diễn từ dữ liệu ở sát giới hạn năng lượng thấp của thiết bị. Do đó, cùng một diện mạo “siêu mềm” có thể được tạo ra bởi nhiều loại vật thể đặc hoặc trạng thái bồi tụ khác nhau.

Vì sao phát hiện này đáng chú ý?

Nếu một phần HSS là sao lùn trắng đang bồi tụ vật chất ổn định từ sao đồng hành, chúng có thể giúp nhận diện những hệ tiến gần điều kiện dẫn tới siêu tân tinh loại Ia. Con đường hình thành các vụ nổ loại này vẫn là một câu hỏi lớn của vật lý thiên văn sao.

Bức xạ tử ngoại của HSS cũng có thể ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Photon tử ngoại ion hóa khí liên sao; mức ion hóa thay đổi sẽ tác động đến hóa học và quá trình làm nguội của khí. NASA lưu ý rằng các nguồn mới có thể liên quan đồng thời tới bài toán tiền thân siêu tân tinh Ia và sự ion hóa khí liên sao.

Kính Hubble sẽ kiểm chứng điều gì?

Bước tiếp theo là kiểm tra trực tiếp phần bức xạ tử ngoại mà dữ liệu Chandra gợi ra. Các quan sát dự kiến bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble sẽ tìm kiếm, hoặc đặt giới hạn, đối với tín hiệu tử ngoại của một số HSS. Đây sẽ là phép đối chiếu độc lập với ước tính năng lượng suy ra từ phổ tia X siêu mềm.

Khi kết hợp dữ liệu tử ngoại với độ sáng tia X, biến thiên theo thời gian, môi trường lân cận và dấu hiệu của sao đồng hành, các nhà nghiên cứu có thể phân biệt tốt hơn giữa hệ chứa sao lùn trắng, sao neutron hay lỗ đen. Kết quả cũng sẽ trả lời liệu HSS là một quần thể vật lý duy nhất, hay chỉ là tên gọi chung cho nhiều kiểu hệ sao đôi có cùng dấu hiệu tia X năng lượng cực thấp.