Bạn có nhớ vào cuối tháng 11 năm 2019, các nhà thiên văn học Trung Quốc đã công bố phát hiện đột phá về một hố đen có khối lượng gấp 70 lần khối lượng mặt trời không? Lỗ đen sao hình thành khi các ngôi sao khổng lồ kết thúc cuộc đời của chúng trong một sự sụp đổ dữ dội. Theo thuyết tiến hóa sao, khối lượng của một lỗ đen sao thường gấp khoảng mười lần khối lượng của mặt trời. Trước đó, vào ngày 28 tháng 11 năm 2019, nhóm các nhà thiên văn học Trung Quốc đã công bố trên tạp chí Nature rằng họ đã phát hiện ra một lỗ đen có khối lượng gấp 70 lần khối lượng mặt trời. Nếu được xác nhận, điều này sẽ thách thức quan điểm hiện tại về sự tiến hóa của sao.
Phát hiện này ngay lập tức làm dấy lên các nghiên cứu lý thuyết và quan sát bổ sung của các nhà vật lý thiên văn khác. Một nhóm các nhà thiên văn học từ các trường Đại học Erlangen-Nuremberg và Potsdam đã quan sát kỹ vật thể này. Họ phát hiện ra rằng nó có thể không nhất thiết phải là một hố đen, mà có thể là một ngôi sao neutron khổng lồ hoặc thậm chí là một ngôi sao "bình thường". Kết quả nghiên cứu của họ hiện đã được công bố dưới dạng một bài báo quan trọng trên tạp chí nổi tiếng Astronomy & Astrophysics. Hố đen được phát hiện gián tiếp từ chuyển động của một ngôi sao đồng hành sáng quay quanh một vật thể nhỏ gọn không nhìn thấy được cứ khoảng 80 ngày.
Từ những quan sát mới, một nhóm nghiên cứu Bỉ đã chỉ ra rằng các phép đo ban đầu đã bị hiểu sai và khối lượng của hố đen thực tế là rất không chắc chắn. Câu hỏi quan trọng nhất là hệ sao đôi được quan sát được hình thành như thế nào, vẫn chưa có lời giải đáp. Một khía cạnh quan trọng là khối lượng của ngôi sao đồng hành có thể nhìn thấy được LSV+2225. Ngôi sao càng có khối lượng lớn thì hố đen càng phải có khối lượng lớn để gây ra chuyển động quan sát được của ngôi sao sáng, được cho là một ngôi sao bình thường có khối lượng gấp tám lần Mặt Trời. Một nhóm các nhà thiên văn học từ Đại học Friedrich-Alexander-Universität Nürnberg (FAU) và Đại học Potsdam (FAU) đã kiểm tra cẩn thận quang phổ lưu trữ của LS V+22 25 chụp bằng kính viễn vọng Keck.
Các nhà thiên văn học cũng đặc biệt quan tâm đến việc nghiên cứu sự phong phú của các nguyên tố hóa học trên bề mặt các ngôi sao. Điều thú vị là người ta đã phát hiện ra sự phong phú của heli, cacbon, nitơ và oxy, cho thấy sự sai lệch so với thành phần tiêu chuẩn của các ngôi sao trẻ khối lượng lớn. Bề mặt quan sát được cho thấy tro bụi được tạo ra bởi phản ứng tổng hợp hạt nhân hydro, một quá trình chỉ xảy ra sâu bên trong lõi của các ngôi sao trẻ và dự kiến không thể phát hiện được trên bề mặt của chúng. "Thoạt nhìn, quang phổ trông giống như quang phổ của một ngôi sao trẻ, khổng lồ", Andreas Irrgang, nhà khoa học chính của nghiên cứu và là thành viên của Đài quan sát Tiến sĩ Karl Remeis tại Viện Thiên văn học FAU ở Bamberg, cho biết.
Tuy nhiên, một số thuộc tính có vẻ đáng ngờ, khiến chúng tôi phải xem lại dữ liệu lưu trữ. Các nhà nghiên cứu tin rằng LSV+2 2 2 5 hẳn đã từng tương tác với ngôi sao đồng hành nhỏ gọn của nó trong quá khứ. Trong giai đoạn truyền khối này, các lớp bên ngoài của ngôi sao bị loại bỏ và lõi heli bị tước bỏ hiện có thể nhìn thấy được, chứa nhiều tro hydro từ quá trình đốt cháy. Tuy nhiên, một ngôi sao bị loại bỏ heli nhẹ hơn nhiều so với một ngôi sao bình thường. Kết hợp các kết quả với các phép đo từ kính viễn vọng không gian Gaia xác định rằng khối lượng sao có khả năng cao nhất chỉ bằng 1,1 lần khối lượng Mặt trời của chúng ta (với độ không chắc chắn là ±0,5).
Vì vậy, khối lượng tối thiểu của một ngôi sao đồng hành nhỏ gọn chỉ gấp 2-3 lần khối lượng của Mặt trời, điều này cho thấy rằng nó không nhất thiết phải là một hố đen, mà có thể là một ngôi sao neutron khổng lồ hoặc thậm chí là một ngôi sao "bình thường". Ngôi sao LS V+22 25 trở nên nổi tiếng vì nó có thể có một lỗ đen khổng lồ đồng hành. Tuy nhiên, khi quan sát kỹ hơn ngôi sao này, chúng ta thấy rằng bản thân nó là một vật thể rất thú vị, bởi vì mặc dù về mặt lý thuyết, các ngôi sao bị tách heli được dự đoán là có khối lượng trung gian, nhưng cho đến nay chỉ có rất ít ngôi sao được phát hiện, do đó chúng cũng là những vật thể quan trọng để hiểu được tương tác giữa các sao đôi.
Bokeyuan｜www.bokeyuan.net
Bác Khắc Nguyên | Nghiên cứu/Từ: Đại học Erlangen-Nuremberg
Tạp chí tham khảo: Thiên văn học và Vật lý thiên văn
DOI: 10.1051/0004-6361/201937343
BoKeYuan｜Khoa học, công nghệ, nghiên cứu, khoa học phổ thông
