Người bạn đồng hành trẻ hiếm gặp của pulsar NGC 362D

NGC 362D, còn được gọi là PSR J0103−7050D, là một pulsar mili giây trong cụm sao cầu NGC 362. Nó có bạn đồng hành đặc biệt: một sao lùn trắng heli có khối lượng rất thấp, ước tính khoảng 0,18 lần khối lượng Mặt Trời. Theo các mô hình tiến hóa sao đôi, giai đoạn hai sao trao đổi vật chất kết thúc khoảng 600 triệu năm trước. 268

Hai kính thiên văn, hai mảnh ghép

Các quan sát vô tuyến bằng MeerKAT giúp phát hiện pulsar và xác định hệ có quỹ đạo gần: mỗi vòng chỉ mất khoảng 0,17 ngày, tức gần 4,1 giờ. 68 Sau đó, nhóm nghiên cứu đối chiếu vị trí pulsar với một nguồn sáng trong những ảnh sâu của Kính viễn vọng Không gian Hubble, chụp qua nhiều bộ lọc và ở nhiều thời điểm. Phân tích ánh sáng cho thấy nguồn này phù hợp với một sao lùn trắng heli khối lượng rất thấp, vẫn trong giai đoạn trước khi nguội đi. 2

Nói cách khác, dữ liệu vô tuyến làm rõ pulsar và chuyển động quỹ đạo, còn ảnh Hubble giúp nhận diện người bạn đồng hành vốn rất mờ nhạt. 26

Vì sao sao lùn trắng được xem là trẻ?

Tuổi của giai đoạn sau trao đổi vật chất được ước tính bằng cách so sánh các đặc tính quan sát được của sao lùn trắng với những mô hình tiến hóa sao đôi đã cập nhật. Kết quả cho thấy quá trình trao đổi vật chất có thể đã kết thúc khoảng 0,6 tỉ năm trước. Đây là ước tính dựa trên mô hình, chứ không phải một thời điểm được quan sát trực tiếp. 2

Khối lượng thấp và trạng thái chưa nguội hẳn của sao lùn trắng là những manh mối quan trọng. Chúng khiến NGC 362D trở thành một lát cắt hiếm về hệ sao đôi tương đối sớm sau khi sao đồng hành truyền vật chất sang sao neutron. 2

Vật chất còn sót lại: khả năng chưa được xác nhận

Các nhà nghiên cứu nêu khả năng vật chất bị đẩy ra vào cuối giai đoạn trao đổi vẫn còn bao quanh sao lùn trắng. Một bài tường thuật về nghiên cứu đề cập dấu hiệu có thể có vật chất quanh sao, nhưng thông tin hiện có chưa xác định được thành phần hay xác nhận đây là một phát hiện chắc chắn. 67

Trong một số hệ pulsar, vật chất bị ion hóa quanh sao đồng hành có thể làm tín hiệu vô tuyến bị che khuất. Tuy nhiên, khả năng chung đó không chứng minh rằng hiện tượng tương tự đang xảy ra ở NGC 362D. 3

Hệ sao này nói gì về quá trình “tái chế” pulsar?

Theo mô hình tiến hóa thường gọi là “tái chế”, sao neutron hút vật chất từ sao đồng hành và nhờ đó quay nhanh hơn. Khi quá trình trao đổi kết thúc, sao đồng hành có thể để lại một sao lùn trắng. NGC 362D ghép đôi một pulsar mili giây với sao lùn trắng heli, tạo cơ hội nghiên cứu giai đoạn tương đối gần sau khi quá trình này dừng lại. 26

Pulsar mili giây cũng được dùng như những chiếc đồng hồ vũ trụ chính xác nhờ nhịp phát xung đều đặn. Một người bạn đồng hành còn trẻ có thể giúp giới thiên văn tìm hiểu những gì xảy ra sau giai đoạn trao đổi vật chất, đồng thời đặt câu hỏi liệu vật chất còn sót lại có ảnh hưởng đến việc quan sát xung vô tuyến hay không. Với NGC 362D, đây vẫn là vấn đề cần nghiên cứu thêm, chưa phải một trục trặc về đo thời gian đã được chứng minh. 36