Lần đầu tiên các nhà thiên văn bắt gặp khoảnh khắc một ngôi sao sắp chết tái chế vật chất vào vũ trụ

Ngay cả khi chỉ mới có 172 trong số 1.140 ống kính dự kiến được lắp đặt, MOTHRA đã phát hiện ra 22 sóng xung kích hình cánh cung mờ nhạt trong quầng hào quang bên ngoài của tinh vân. Những sóng xung kích hình vòng cung này hình thành ở nơi các khối khí đậm đặc bị đẩy ra từ ngôi sao đang hấp hối lao vào vật chất liên sao xung quanh với tốc độ siêu thanh . Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi nhà thiên văn học Pieter van Dokkum của Đại học Yale, ngay lập tức nhận ra họ đang nhìn thấy thứ chưa từng được quan sát trước đây .

“Chúng tôi nhìn thấy bức ảnh đó và tự nhủ: ‘Đây là điều mới mẻ. Đây là thứ mà chúng tôi chưa từng thấy bao giờ’,” van Dokkum nói với The New York Times .

Những sóng xung kích tiết lộ điều gì

Các sóng xung kích hình cánh cung không phân bố đồng đều trên tinh vân. Chúng trở nên nhỏ hơn, mờ hơn và vỡ vụn hơn khi khoảng cách từ sao lùn trắng trung tâm tăng lên. Gần ngôi sao, chúng có kích thước lớn, mỏng và được xác định rõ ràng; càng ra xa, chúng tan dần thành những vệt mờ không rõ hình thù .

Các nhà nghiên cứu giải thích sự tiến triển này như một thước phim tua nhanh trực quan về quá trình tái chế vũ trụ: các khối vật chất do sao phóng ra đang dần bị bào mòn và xé nhỏ khi chúng di chuyển ra ngoài. Quan sát này lấp đầy một khoảng trống lâu nay trong sự hiểu biết của các nhà thiên văn về cách tàn tích của một ngôi sao chuyển từ những mảnh vụn có thể nhận dạng thành khí thiên hà khuếch tán .

Các nhà nghiên cứu tính toán rằng một mảnh vụn riêng lẻ chỉ tồn tại được khoảng 10.000 năm sau khi nó tiếp xúc với khí liên sao xung quanh . Các sóng xung kích trải dài trong phạm vi bán kính khoảng 0,4 đến 1,4 parsec (1,3 đến 4,6 năm ánh sáng) tính từ sao lùn trắng trung tâm .

Tốc độ giãn nở của các mảnh vụn là 35–45 km/giây, hàm ý tuổi động lực học của chúng là 20.000–30.000 năm tại khoảng cách 1 parsec tính từ tâm, nghĩa là một số khối vật chất đã bị đẩy ra trước khi bản thân tinh vân hành tinh hình thành khoảng 12.000 năm trước .

Tái chế vũ trụ đang hoạt động

Quá trình này là cách các nguyên tố được tạo ra sâu bên trong các ngôi sao — bao gồm carbon, nitơ và oxy, những nguyên tố cuối cùng hình thành nên các hành tinh và sự sống — được trả lại cho thiên hà . Các nhà thiên văn trước đây đã quan sát thấy vật chất rời khỏi các ngôi sao đang chết và phát hiện ra sự hiện diện cuối cùng của nó trong các đám mây hình thành sao mới, nhưng bước trung gian — sự bóc tách và trộn lẫn vật lý — chưa bao giờ được chụp ảnh trước đây .

“Lần đầu tiên, chúng ta có thể thấy khoảnh khắc chính xác mà vật chất bị đẩy ra từ các ngôi sao đang chết hòa trộn với khí liên sao,” van Dokkum nói trên Scientific American . Do đó, khám phá này cung cấp một phép đo trực tiếp hiếm có về thang thời gian cho sự phá vỡ và cuốn theo các mảnh vụn sao bị phân mảnh vào môi trường liên sao .

Tinh vân Xoắn Ốc, cách Trái Đất khoảng 650 năm ánh sáng trong chòm sao Bảo Bình, là một tinh vân hành tinh — giai đoạn cuối của một ngôi sao giống như Mặt Trời của chúng ta . Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ cạn kiệt nhiên liệu hydro, phình to thành một sao khổng lồ đỏ, giải phóng các lớp bên ngoài và để lại một sao lùn trắng được bao quanh bởi một tinh vân phát sáng tương tự . Sự xói mòn và tái chế hiện được quan sát thấy trong Tinh vân Xoắn Ốc mang đến một cái nhìn trực tiếp về cuộc sống sau khi chết xa xôi của Mặt Trời .

Một kính thiên văn mới với kết quả đầu tiên bất ngờ

Kính thiên văn MOTHRA được thiết kế để hợp nhất hình ảnh từ hàng trăm ống kính tele chất lượng cao, có sẵn trên thị trường thành một mắt kép duy nhất, cho phép nó phát hiện các cấu trúc khuếch tán cực kỳ mờ nhạt mà hầu hết các đài quan sát không thể nhìn thấy . Khi được xây dựng hoàn chỉnh, nó sẽ có 1.140 ống kính, khiến cho khám phá ban đầu này chỉ với 15% công suất cuối cùng trở thành một minh chứng ấn tượng cho tiềm năng của nó .