Tại sao một số siêu tân tinh tạo ra vụ nổ tia gamma, trong khi một số khác lại không có giá trị? Câu trả lời có thể nằm trong đĩa xoáy - và máy bay phản lực mạnh mẽ - mà một số siêu tân tinh để lại.
Hình ảnh của SN 2012ap và thiên hà chủ của nó, NGC 1729. Tín dụng hình ảnh: D. Milisavljevic et al.
Các nhà thiên văn học cho biết họ đã tìm thấy một thứ được tìm kiếm từ lâu thiếu liên kết giữa các vụ nổ siêu tân tinh tạo ra vụ nổ tia gamma (GRB) và vụ nổ don don. Nó có một siêu tân tinh được nhìn thấy vào năm 2012 - hiện được gọi là Supernova 2012ap bởi các nhà thiên văn học - và nó có nhiều đặc điểm dự kiến sẽ tạo ra một vụ nổ tia gamma mạnh mẽ. Tuy nhiên, không có vụ nổ như vậy xảy ra. Sayan Chakraborti, thuộc Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA) cho biết trong tuần này (27 tháng 4 năm 2015) trong một tuyên bố từ Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia:
Đây là một kết quả nổi bật cung cấp một cái nhìn sâu sắc quan trọng về cơ chế ẩn chứa những vụ nổ này. Đối tượng này lấp đầy khoảng trống giữa GRB và các siêu tân tinh khác thuộc loại này, cho chúng ta thấy rằng một loạt các hoạt động có thể xảy ra trong các vụ nổ như vậy.
Siêu tân tinh 2012ap (SN 2012ap) - nằm trong một thiên hà có tên NGC 1729 - là những gì các nhà thiên văn học gọi là siêu tân tinh sụp đổ. Loại vụ nổ này xảy ra khi các phản ứng tổng hợp hạt nhân ở lõi của một ngôi sao rất lớn không còn có thể cung cấp năng lượng cần thiết để giữ lõi chống lại trọng lượng của các phần bên ngoài của ngôi sao. Lõi sau đó sụp đổ một cách thảm khốc thành một ngôi sao neutron siêu nặng hoặc một lỗ đen. Phần còn lại của vật liệu sao Star được thổi vào không gian trong vụ nổ siêu tân tinh.
Loại siêu tân tinh phổ biến nhất như vậy làm nổ tung vật chất Ngôi sao bên ngoài trong một bong bóng gần như hình cầu mở rộng nhanh chóng, nhưng với tốc độ thấp hơn nhiều so với ánh sáng. Những vụ nổ này không tạo ra vụ nổ tia gamma.
Trong một tỷ lệ nhỏ các trường hợp, vật liệu không ổn định được kéo vào một đĩa xoáy có thời gian tồn tại ngắn xung quanh ngôi sao neutron mới hoặc lỗ đen. Đĩa bồi tụ này tạo ra các tia vật chất di chuyển ra ngoài từ các cực đĩa của đĩa ở tốc độ tiếp cận với ánh sáng. Hóa ra nó có thể là tốc độ của vật liệu trong các máy bay phản lực tạo ra sự khác biệt giữa các vụ nổ tia gamma hoặc không có vụ nổ tia gamma.
Ở bên trái, một siêu tân tinh sập lõi thông thường không có động cơ trung tâm. Các vật liệu bị đẩy ra bên ngoài gần như hình cầu, bên trái. Ở bên phải, một động cơ trung tâm mạnh mẽ đẩy các tia vật chất với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng và tạo ra vụ nổ tia gamma. Bảng điều khiển thấp hơn cho thấy một siêu tân tinh trung gian như SN 2012ap, với động cơ trung tâm yếu, máy bay phản lực yếu và không có vụ nổ tia gamma. Hình ảnh thông qua Bill Saxton / NRAO / AUI / NSF.
Sự kết hợp của một đĩa xoáy siêu tân tinh gần đây - và các máy bay phản lực mạnh mẽ của nó - được gọi là một động cơ bởi các nhà thiên văn học. Điều khiển động cơ siêu tân tinh được biết là tạo ra vụ nổ tia gamma.
Tuy nhiên, theo nghiên cứu mới, điều đó không tất cả siêu tân tinh truyền động cơ tạo ra vụ nổ tia gamma. Ví dụ, Supernova 2012ap thì không. Alicia Soderberg, cũng của CfA, cho biết:
Siêu tân tinh này có các tia nước di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, và những tia nước đó nhanh chóng bị chậm lại, giống như những tia nước mà chúng ta thấy trong các vụ nổ tia gamma.
Một siêu tân tinh được nhìn thấy vào năm 2009 cũng có máy bay phản lực nhanh, nhưng các máy bay phản lực của nó đã mở rộng tự do, không gặp phải đặc tính làm chậm của những thứ tạo ra vụ nổ tia gamma. Các nhà khoa học cho biết, sự mở rộng miễn phí của vật thể năm 2009, giống như những gì nhìn thấy trong vụ nổ siêu tân tinh không có động cơ, và có lẽ chỉ ra rằng máy bay phản lực của nó chứa một tỷ lệ lớn các hạt nặng, trái ngược với các hạt nhẹ hơn trong tia gamma- máy bay phản lực nổ. Các hạt nặng dễ dàng di chuyển qua vật liệu xung quanh ngôi sao. Chakraborti nói:
Những gì chúng ta thấy là có sự đa dạng rộng rãi trong các động cơ trong loại vụ nổ siêu tân tinh này. Những người có động cơ mạnh và các hạt nhẹ hơn tạo ra vụ nổ tia gamma, và những người có động cơ yếu hơn và các hạt nặng hơn don don.
Đối tượng này cho thấy bản chất của động cơ đóng vai trò trung tâm trong việc xác định các đặc tính của loại vụ nổ siêu tân tinh này.
Điểm mấu chốt: Một siêu tân tinh được nhìn thấy vào năm 2012 - được gọi là Supernova 2012ap, nằm trong một thiên hà có tên NGC 1729 - có nhiều đặc điểm dự kiến về một siêu tân tinh tạo ra một vụ nổ tia gamma mạnh mẽ. Tuy nhiên, không có vụ nổ như vậy xảy ra. Các nhà thiên văn học đã sử dụng sự kiện này để tinh chỉnh ý tưởng của họ về lý do tại sao một số vụ nổ siêu tân tinh tạo ra vụ nổ tia gamma và những vụ nổ khác không khác nhau.