Lần đầu tiên, các nhà thiên văn học ghi lại thời khắc kết thúc kịch tính trong cuộc đời của siêu sao khổng lồ đỏ theo thời gian thực, trước khi ngôi sao sụp đổ thành siêu tân tinh loại II.
Dùng 2 kính thiên văn Hawaii, Mỹ, một nhóm gồm các nhà nghiên cứu thực hiện khảo sát Thí nghiệm Siêu tân tinh Trẻ (YSE) đã quan sát thấy siêu sao khổng lồ đỏ trong lần cuối cùng của ngôi sao 130 ngày trước thời khắc phát nổ.
Nhà nghiên cứu Wynn Jacobson-Galán tại UC Berkeley, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Đây là bước đột phá trong hiểu biết của chúng ta về những hoạt động của ngôi sao khổng lồ trước khi chết. Việc phát hiện trực tiếp hoạt động tiền siêu tân tinh ở một siêu sao khổng lồ đỏ chưa từng được quan sát trước đây với một siêu tân tinh loại II thông thường. Lần đầu tiên, chúng tôi chứng kiến một siêu sao đỏ khổng lồ phát nổ". Phát hiện được công bố trên Tạp chí Vật lý Thiên văn số ra ngày 6.1.
Kính thiên văn của Viện thiên văn Pan-STARRS, Đại học Hawaii ở Haleakala, Maui lần đầu phát hiện ra ngôi này vào mùa hè năm 2020 qua lượng ánh sáng khổng lồ phát ra từ siêu sao khổng lồ đỏ. Vài tháng sau, mùa thu năm 2020, một siêu tân tinh thắp sáng bầu trời.
Nhóm nghiên cứu đã nhanh chóng chụp được tia sáng cực mạnh và thu được quang phổ đầu tiên của vụ nổ năng lượng, được đặt tên là siêu tân tinh 2020tlf, hay SN 2020tlf, dùng thiết bị LRIS của đài quan sát Keck ở Maunakea.
“Keck là công cụ cung cấp bằng chứng trực tiếp về một ngôi sao lớn chuyển đổi thành một vụ nổ siêu tân tinh. Nó giống như xem một quả bom hẹn giờ tích tắc. Đến nay, chúng tôi chưa bao giờ xác nhận hoạt động bạo lực như vậy ở một siêu sao khổng lồ đỏ đang chết dần và phát ra ánh sáng, sau đó sụp đổ và bốc cháy" - tác giả cấp cao Raffaella Margutti, phó giáo sư thiên văn học tại UC Berkeley, cho biết.
Nhóm nghiên cứu tiếp tục theo dõi SN 2020tlf sau vụ nổ và đã xác định được siêu sao khổng lồ đỏ tiền thân của SN 2020tlf, nằm trong thiên hà NGC 5731 cách Trái đất khoảng 120 triệu năm ánh sáng, nặng gấp 10 lần Mặt trời.
Khám phá này thách thức những ý tưởng trước đây về cách thức các siêu sao khổng lồ đỏ phát triển ngay trước khi nổ tung. Trước đó, tất cả các siêu sao khổng lồ đỏ được quan sát trước khi phát nổ đều tương đối tĩnh lặng, không cho thấy bằng chứng về các vụ phun trào dữ dội hoặc phát ra ánh sáng như đã được quan sát trước SN 2020tlf. Tuy nhiên, phát hiện mới lạ này về bức xạ sáng đến từ một siêu sao khổng lồ đỏ trước khi phát nổ cho thấy rằng, ít nhất một số ngôi sao trong này phải trải qua những thay đổi đáng kể ở cấu trúc bên trong, từ đó dẫn đến những khoảnh khắc phóng khí hỗn loạn trước khi sụp đổ.
Khám phá của nhóm nghiên cứu mở đường cho các cuộc khảo sát nhằm tìm kiếm bức xạ phát sáng từ các siêu sao đỏ và thu thập thêm bằng chứng cho thấy hành vi đó có thể báo hiệu thời khắc sắp lụi tàn của một ngôi sao lớn.
"Việc phát hiện thêm các sự kiện như SN 2020tlf sẽ tác động đáng kể đến cách chúng ta xác định những tháng cuối cùng của quá trình tiến hóa sao, hợp nhất các nhà quan sát và nhà lý thuyết trong nhiệm vụ giải mã bí ẩn về cách các ngôi sao lớn trải qua những khoảnh khắc cuối cùng của cuộc đời" - nhà nghiên cứu Jacobson-Galán nói.
