Các nhà thiên văn học lần đầu tiên phát hiện: Một ngôi sao sắp chết đang ăn một hành tinh

Hình ảnh tưởng tượng về Trái đất sắp bị nhấn chìm bởi mặt trời đang nở ra.

Mặc dù hiện tượng này đã được lý thuyết hóa từ lâu, nhưng cuối cùng việc quan sát nó hoạt động sẽ giúp các nhà thiên văn học tìm ra điều gì xảy ra với hệ hành tinh khi ngôi sao bước vào giai đoạn cuối cùng đầy kịch tính của nó: phình to lên gấp nhiều lần so với kích thước ban đầu trước khi phóng ra vật chất bên ngoài và sụp đổ thành một tàn dư sao rực lửa.

Các quan sát trước đây đã ghi lại các giai đoạn trước và sau khi một trong những hành tinh này nuốt chửng, nhưng đây là lần đầu tiên một hành tinh ngấu nghiến thực sự được nhìn thấy đang hoạt động, chỉ cách Trái đất 12.000 năm ánh sáng. Ở đó, một ngôi sao nhanh chóng tăng độ sáng lên gấp 100 lần, sau đó nhanh chóng mờ đi, phát ra quá nhiều ánh sáng hồng ngoại sáng, tồn tại lâu.

Trên thực tế, điều này phù hợp với các mô hình mô tả điều gì sẽ xảy ra khi sự sống của mặt trời kết thúc và nó cũng cung cấp thông tin mà các nhà khoa học có thể sử dụng để xây dựng các dự đoán chi tiết hơn về sự kết thúc của góc nhỏ trong thiên hà của chúng ta.

Kishalay De, nhà vật lý thiên văn tại Viện Nghiên cứu Vật lý Thiên văn và Vũ trụ Kavli thuộc Viện Công nghệ Massachusetts, cho biết: "Chúng ta đang nhìn thấy tương lai của Trái đất. Chúng ta cũng sẽ thấy mặt trời đột ngột sáng lên khi nó phóng ra một số vật chất, tạo thành bụi xung quanh nó, và sau đó trở lại hình dạng ban đầu".

Cái chết của một ngôi sao như mặt trời của chúng ta là một quá trình khá điên rồ. Việc quan sát các giai đoạn khác nhau trong cuộc đời của các ngôi sao khác trong Dải Ngân hà cho chúng ta thấy điều đó xảy ra như thế nào.

Khi một ngôi sao cạn kiệt lõi nhiên liệu hydro, sự cân bằng tinh tế giữa áp suất nhiệt hạch bên ngoài và áp suất hấp dẫn bên trong bắt đầu sáng tỏ.

Lõi bắt đầu co lại, mang nhiều hydro hơn từ các lớp bên ngoài của ngôi sao vào trung tâm, nơi nó tập trung ở lớp vỏ xung quanh lõi. Do nhiệt độ và áp suất, lớp vỏ hydro này bắt đầu nóng chảy, tạo ra nhiệt bổ sung làm mở rộng các lớp bên ngoài của ngôi sao lên gấp hàng trăm lần kích thước ban đầu của nó. Nhưng lớp ngoài cùng, mỏng manh hơn trước, nguội dần về phía đỏ hơn của quang phổ. Đây được gọi là ngôi sao khổng lồ đỏ.

Ngôi sao sẽ ngấu nghiến bất cứ thứ gì trên đường mở rộng vật chất bên ngoài của nó. Trong hệ mặt trời, quá trình này dự kiến sẽ diễn ra trong vài tỷ năm, với mặt trời dự kiến sẽ mở rộng đến quỹ đạo của sao Hỏa, nuốt chửng sao Thủy, sao Kim và Trái đất trong quá trình này.

Trên thực tế, Kishaletti và các đồng nghiệp của ông không bắt đầu tìm kiếm một ngôi sao sắp chết đang nuốt chửng hành tinh của nó. Thay vào đó, Kishaletti đang xem xét dữ liệu được thu thập bởi Zwicky Transient Facility, cơ quan nghiên cứu bầu trời ở các bước sóng quang học và hồng ngoại, tìm kiếm các ngôi sao đôi quay quanh nhau gần đến mức một ngôi sao sẽ hút vật chất kia, quá trình này tạo ra tia sáng.

Thật thú vị, họ thực sự đã tìm thấy một thứ hoàn toàn khác.

"Một đêm nọ, tôi nhận thấy một ngôi sao đột nhiên sáng lên gấp 100 lần trong suốt một tuần. Nó không giống bất kỳ vụ nổ sao nào mà tôi từng thấy trong đời", Chisaletti giải thích.

Sau đó, các nhà thiên văn học đã xem xét kỹ hơn thành phần hóa học của vật thể bằng cách sử dụng dữ liệu từ Đài quan sát quang học và hồng ngoại Keck và tìm thấy nhiều điều kỳ lạ hơn nữa. Ngôi sao cho thấy dấu hiệu của các nguyên tố, chẳng hạn như oxit titan và oxit vanadi, phù hợp với môi trường mát hơn so với hydro và heli nóng mà bạn mong đợi từ một ngôi sao trao đổi plasma.

Các quan sát sâu hơn tại Đài thiên văn hồng ngoại Palomar đã xác nhận điều này. Bất kể điều gì đã xảy ra với vụ nổ này, được đặt tên là "ZTF SLRN-2020", nó không phải là một ngôi sao nhị phân, điều đó có nghĩa là vụ nổ phải là một thứ gì đó khác.

Một nghiên cứu về tài liệu khoa học cho thấy rằng khi vật chất lạnh phát ra ánh sáng hồng ngoại, ánh sáng đó nở ra, tắt đi và tồn tại theo cách phù hợp với một loại vụ nổ được gọi là tân tinh đỏ, kết quả của vụ va chạm sao đôi.

Nhưng nó tạo ra ít năng lượng hơn nhiều so với một ngôi sao mới màu đỏ. Trên thực tế, khoảng một phần nghìn năng lượng. Đây là bước cuối cùng để giải quyết bí ẩn.

"Điều này có nghĩa là bất cứ thứ gì đang hợp nhất với ngôi sao này phải nhỏ hơn 1.000 lần so với bất kỳ ngôi sao nào khác mà chúng ta từng thấy. Sao Mộc có khối lượng bằng một phần nghìn mặt trời của chúng ta", Kishaletti nói. nhận ra: Đây là một hành tinh, đâm vào ngôi sao của nó".

Theo phân tích của nhóm, hành tinh có khối lượng tối đa gấp khoảng 10 lần khối lượng Sao Mộc, bị nhấn chìm bởi một ngôi sao khổng lồ đỏ đang sưng lên và rơi về phía lõi của nó.

Khi ngôi sao nuốt chửng hành tinh, các lớp bên ngoài phồng lên của nó tiếp tục nguội đi, tạo ra một đám mây bụi xung quanh ngôi sao tạo ra dấu hiệu hồng ngoại dài hạn mà Đài quan sát Palomar quan sát được.

Các nhà nghiên cứu cho biết, điều này tạo thành "mắt xích còn thiếu" trong hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa của các hệ hành tinh. Họ đặt tên cho loại sự kiện này là "tân tinh đỏ siêu âm" và tin rằng "ZTF SLRN-2020" có thể giúp chúng ta hiểu tác động của sự nhấn chìm hành tinh đối với độ sáng, thành phần hóa học và tốc độ quay của các ngôi sao sau này.

Họ ước tính rằng có từ 0,1 đến vài tân tinh đỏ dưới ánh sáng xuất hiện mỗi năm. Bây giờ chúng ta đã biết chúng trông như thế nào, chúng ta có thể tìm hiểu thêm.

"Trong nhiều thập kỷ, chúng ta đã có thể nhìn thấy trước và sau. Trước đây, khi các hành tinh vẫn còn ở rất gần các ngôi sao của chúng và sau đó, khi một hành tinh bị nuốt chửng, ngôi sao có khối lượng lớn. Cái mà chúng ta có. Cái còn thiếu là hành động chụp các hành tinh, nơi bạn xem một hành tinh trải qua số phận đó trong thời gian thực. Đó là lý do tại sao khám phá này thực sự thú vị".

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature.