Khi các ngôi sao có khối lượng từ nhỏ đến trung bình cạn kiệt nhiên liệu hydro trong lõi, áp suất bên ngoài trở nên mất cân bằng với lực hấp dẫn bên trong, khiến chúng sụp đổ. Khi đó, lớp vỏ plasma bao quanh lõi trở nên đủ nóng để bắt đầu tổng hợp hydro, sản sinh nhiệt lượng làm giãn nở đáng kể các lớp bên ngoài của thiên thể, biến nó trở thành một ngôi sao khổng lồ đỏ.
Trong giai đoạn cuối cùng của quá trình tiến hóa, sao khổng lồ đỏ sẽ giải phóng "khí hỗn loạn" vài lần trước khi phát nổ thành siêu tân tinh. Các nhà thiên văn học không còn xa lạ gì với siêu tân tinh vì sự kiện mãnh liệt này có thể bắt gặp trong khắp vũ trụ, tuy nhiên, họ chưa bao giờ thấy trực tiếp sao khổng lồ đỏ phóng khí hỗn loạn trước đây.
Trong một báo cáo mới đăng trên tạp chí vật lý thiên văn Astrophysical Journal hôm 6/1, các nhà nghiên cứu tại Đại học California Berkeley (UC Berkeley), do Wynn Jacobson Galán dẫn đầu, cho biết họ đã lần đầu tiên quan sát được hiện tượng bí ẩn này.
Mô phỏng sao khổng lồ đỏ giải phóng khí hỗn loạn trước khi phát nổ. Video: UC Berkeley
Từ tháng 1/2020, sử dụng kính thiên văn khảo sát toàn cảnh Pan-STARRS ở Hawaii, Galán cùng cộng sự đã thu thập các quan sát về một ngôi sao khổng lồ đỏ đang chết dần có khối lượng gấp 10 lần Mặt Trời và nằm cách Trái Đất khoảng 120 triệu năm ánh sáng trong thiên hà NGC 5731.
"Vật thể này giống như một quả bom hẹn giờ. Chúng tôi chưa bao giờ ghi nhận hoạt động dữ dội như vậy ở một ngôi sao khổng lồ đỏ đang chết dần chết mòn. Nó phát sáng rực rỡ, sau đó mới sụp đổ và phát nổ thành siêu tân tinh", đồng tác giả của nghiên cứu Raffaella Margutti, phó giáo sư thiên văn và vật lý tại UC Berkeley, cho biết.
Vào ngày 6/9/2020, ánh sáng từ vụ nổ - được đặt tên là SN 2020tlf - có thể đã đến Trái Đất lần đầu tiên, nhưng đến ngày 16/9/2020, các nhà thiên văn học mới nhận được báo cáo về siêu tân tinh này. Họ tiếp tục dành hơn một năm quan sát sự kiện, thu thập và phân tích thông tin để tìm hiểu sao khổng lồ đỏ đã hoạt động như thế nào trong những thời khắc cuối cùng, cũng như cách siêu tân tinh tồn tại sau đó.
Siêu tân tinh SN 2020tlf chụp bởi kính thiên văn Pan-STARRS. Ảnh: UC Berkeley
Nhóm nghiên cứu cho biết ngôi sao đã tăng độ sáng nhanh chóng trong vài tháng trước vụ nổ, cho thấy có những thay đổi đáng kể ở cấu trúc bên trong của nó, dẫn đến giải phóng khí hỗn loạn.
"Đây là một bước đột phá trong hiểu biết của chúng ta về những gì diễn ra trong các ngôi sao lớn trước khi chúng chết", Galán nhấn mạnh. "Trước vụ nổ cuối cùng, vật chất thể khí bị phóng ra có thể chiếm 1/10 khối lượng của sao khổng lồ đỏ. Tôi rất vui mừng bởi nhiều ẩn số đã được mở khóa nhờ khám phá mới này".
Đoàn Dương (Theo Tech Explorist/Space)