Người ta đã quan sát thấy ánh sáng từ một siêu tân tinh phát ra chỉ sáu giờ sau vụ nổ sao ban đầu cùng với ánh sáng phát ra hai và tám ngày sau đó. Quan sát được thực hiện bởi một nhóm quốc tế sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble (HST). Siêu tân tinh cũng đáng chú ý vì đã xảy ra khoảng 11.5 tỷ năm trước khi vũ trụ còn ở giai đoạn sơ khai tương đối. Ánh sáng mờ nhạt chỉ có thể được nhìn thấy do hiệu ứng thấu kính hấp dẫn của một thiên hà nằm giữa Trái đất và siêu tân tinh.
Các nhà khoa học, có nghiên cứu được mô tả trong Thiên nhiên, đã phát hiện ra siêu tân tinh trong các hình ảnh lưu trữ từ HST. Ánh sáng từ siêu tân tinh được cụm thiên hà Abell 370 thấu kính hấp dẫn, khiến nó xuất hiện ba lần trong cùng một hình ảnh. Siêu tân tinh xảy ra trong một thiên hà lùn phía sau Abell 370.
“Chúng tôi đã tìm thấy một vụ nổ siêu tân tinh ở xa trong một ảnh chụp nhanh duy nhất của HST của NASA cho thấy ba thời điểm khác nhau trong giai đoạn đầu của vụ nổ,” cho biết Văn Lôi Trần, tác giả chính của Thiên nhiên giấy có trụ sở tại Đại học Minnesota ở Hoa Kỳ. Anh ấy nói Thế giới Vật lý, “Siêu tân tinh sụp đổ lõi như thế này đánh dấu cái chết của những ngôi sao nặng, chúng tồn tại trong thời gian ngắn vì chúng bị đốt cháy nhanh chóng so với những ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn.”
sao siêu khổng lồ đỏ
Khi lõi của ngôi sao phát nổ, một sóng xung kích phát ra làm nóng phần bên ngoài của ngôi sao, khiến nó giãn nở và nguội đi trên đường đi. Điều này tạo ra một đường cong ánh sáng (cách độ sáng của một ngôi sao thay đổi theo thời gian) với hình dạng riêng biệt phụ thuộc vào kích thước của ngôi sao đã phát nổ. Từ đó, nhóm nghiên cứu ước tính rằng bán kính của ngôi sao tiền thân lớn hơn khoảng 530 lần so với Mặt trời, kích thước phù hợp với một siêu sao đỏ. Sự dịch chuyển đỏ đáng kể của đường cong ánh sáng của ngôi sao có nghĩa là vũ trụ chỉ mới 2.2 tỷ năm tuổi khi siêu tân tinh xảy ra.
"Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học có thể đo được kích thước của một ngôi sao siêu khổng lồ sắp chết như cách đây hơn 10 tỷ năm,” Chen giải thích. “Thông thường, các siêu tân tinh ở xa quá mờ để có thể phát hiện và nhận dạng bằng các kính thiên văn hiện có.”
Thành viên của đội Jose Maria Diego của Instituto de Física de Cantabria của Tây Ban Nha giải thích tại sao phát hiện này lại quan trọng đến vậy. Diego nói: “Điều khiến siêu tân tinh này trở nên đặc biệt là chúng ta đang chứng kiến những khoảnh khắc đầu tiên sau vụ nổ. Thế giới Vật lý. “Các siêu tân tinh thường được tìm thấy gần chúng ta hơn nhiều. Cái này có lẽ nằm trong top XNUMX siêu tân tinh xa nhất từng được quan sát.”
Diego cũng chỉ ra rằng các loại siêu tân tinh suy sụp lõi này được các nhà thiên văn gọi là “ngọn nến tiêu chuẩn” vì các đường cong ánh sáng của chúng được xác định rõ ràng đến mức chúng có thể được sử dụng để đo khoảng cách vũ trụ. Điều này có nghĩa là việc tìm kiếm thêm các ví dụ ban đầu như thế này có thể giúp kiểm tra các mô hình tiến hóa vũ trụ.
Lý thuyết của Einstein
Thật vậy, siêu tân tinh này chỉ có thể nhìn thấy do hiện tượng hấp dẫn phát sinh từ thuyết tương đối rộng năm 1915 của Albert Einstein. Lý thuyết nói rằng một vật thể khối lượng lớn như thiên hà gây ra một biến dạng đáng kể trong không-thời gian gần đó và biến dạng này sẽ bẻ cong quỹ đạo của ánh sáng truyền gần thiên hà.
Kết quả là, một thiên hà có thể hoạt động như một thấu kính hấp dẫn có thể hội tụ ánh sáng từ một ngôi sao xa xôi về phía Trái đất, mang đến cho các nhà thiên văn học một cái nhìn phóng đại về ngôi sao. Một thấu kính hấp dẫn cũng có thể tạo ra nhiều hình ảnh của cùng một ngôi sao được phân tách trong không gian.
Vật thể thấu kính khổng lồ chịu trách nhiệm làm cho siêu tân tinh ở xa xuất hiện ba lần trong hình ảnh Hubble là cụm thiên hà Abell 370, nằm cách Trái đất gần 5 tỷ năm ánh sáng trong chòm sao Kình ngư.
Trình tự thời gian
Ánh sáng trong mỗi bức ảnh đi theo những con đường khác nhau đến Trái đất và những con đường này có độ dài khác nhau. Điều này có nghĩa là các hình ảnh cho thấy ngôi sao ở ba thời điểm khác nhau trong vòng tám ngày sau vụ nổ.
Thấu kính hấp dẫn tạo ra 'chữ thập Einstein' của siêu tân tinh ở xa
Diego cho biết thêm: “Thực tế là một trong những hình ảnh tương ứng với chỉ vài giờ sau vụ nổ là một khám phá đáng chú ý. “Chúng tôi thường thấy siêu tân tinh vài ngày hoặc vài tuần sau khi chúng phát nổ. Chỉ những siêu tân tinh phát nổ gần chúng ta mới được quan sát vài giờ sau vụ nổ. Chúng tôi chưa bao giờ nhìn thấy một siêu tân tinh sớm ở khoảng cách này.”
Chen nói rằng nhóm có kế hoạch sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb để điều tra thêm về siêu tân tinh và tìm kiếm các siêu tân tinh được thấu kính hấp dẫn hơn trong vũ trụ sơ khai. Ông nói thêm rằng việc phát hiện ra các siêu tân tinh suy sụp lõi ở xa hơn sẽ cho phép các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về sự hình thành sao trong vũ trụ sơ khai.
