Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Betelgeuse là trung tâm của sự chú ý của truyền thông gần đây. Siêu sao đỏ đang gần hết tuổi thọ và khi một ngôi sao lớn hơn 10 lần Mặt trời chết đi, nó biến mất một cách ngoạn mục. Với độ sáng gần đây đã giảm xuống mức thấp nhất trong một trăm năm qua, nhiều người đam mê không gian rất phấn khích khi Betelgeuse có thể sớm trở thành siêu tân tinh, phát nổ trong một màn hình rực rỡ có thể nhìn thấy ngay cả dưới ánh sáng ban ngày.
Betelgeuse là trung tâm của sự chú ý của truyền thông gần đây. Siêu sao đỏ đang gần hết tuổi thọ và khi một ngôi sao lớn hơn 10 lần Mặt trời chết đi, nó biến mất một cách ngoạn mục. Với độ sáng gần đây đã giảm xuống mức thấp nhất trong một trăm năm qua, nhiều người đam mê không gian rất phấn khích khi Betelgeuse có thể sớm trở thành siêu tân tinh, phát nổ trong một màn hình rực rỡ có thể nhìn thấy ngay cả dưới ánh sáng ban ngày.
Trong khi ngôi sao nổi tiếng trên vai Orion có thể sẽ gặp sự sụp đổ của nó trong vòng một triệu năm tới – thực tế là vài ngày trong thời gian vũ trụ – các nhà khoa học cho rằng sự mờ đi của nó là do ngôi sao đang đập. Hiện tượng này tương đối phổ biến trong số các siêu sao đỏ và Betelgeuse đã được biết đến trong nhiều thập kỷ nằm trong nhóm này.
Thật trùng hợp, các nhà nghiên cứu tại UC Santa Barbara đã đưa ra dự đoán về độ sáng của siêu tân tinh sẽ xảy ra khi một ngôi sao đang rung như Betelgeuse phát nổ.
Sinh viên tốt nghiệp ngành Vật lý Jared Goldberg đã công bố một nghiên cứu với Lars Bildsten, giám đốc Viện Vật lý lý thuyết Kavli của trường và Giáo sư Vật lý Gluck, và Fellow Bill Paxton của KITP nói chi tiết về sự rung chuyển của một ngôi sao sẽ ảnh hưởng như thế nào khi vụ nổ xảy ra sau đó. đến cuối cùng Bài báo xuất hiện trên Tạp chí Vật lý thiên văn .
“Chúng tôi muốn biết nó trông như thế nào nếu một ngôi sao đang phát nổ ở các giai đoạn khác nhau của xung”, Goldberg, một nghiên cứu sinh tốt nghiệp của Quỹ Khoa học Quốc gia cho biết. “Các mô hình trước đó đơn giản hơn vì chúng không bao gồm các hiệu ứng phụ thuộc thời gian của các xung.”
Khi một ngôi sao có kích thước của Betelgeuse cuối cùng hết vật liệu để hợp nhất ở trung tâm của nó, nó sẽ mất đi áp lực bên ngoài khiến nó không bị sụp đổ dưới sức nặng to lớn của chính nó. Sự sụp đổ lõi kết quả xảy ra trong nửa giây, nhanh hơn nhiều so với việc lớp bề mặt của ngôi sao và lớp phồng bên ngoài phải chú ý.
Khi lõi sắt sụp đổ, các nguyên tử tách ra thành các electron và proton. Chúng kết hợp với nhau để tạo thành neutron và trong quá trình giải phóng các hạt năng lượng cao gọi là neutrino. Thông thường, neutrino hầu như không tương tác với vật chất khác – 100 nghìn tỷ trong số chúng đi qua cơ thể bạn mỗi giây mà không có một vụ va chạm nào. Điều đó nói rằng, siêu tân tinh là một trong những hiện tượng mạnh nhất trong vũ trụ. Số lượng và năng lượng của neutrino được tạo ra trong vụ sụp đổ lõi rất lớn đến nỗi dù chỉ một phần rất nhỏ va chạm với vật liệu sao, nhưng nói chung là quá đủ để phóng ra sóng xung kích có khả năng làm nổ tung ngôi sao.
Vụ nổ kết quả đó đập vào các lớp bên ngoài của ngôi sao với năng lượng đáng kinh ngạc, tạo ra vụ nổ có thể vượt qua toàn bộ thiên hà trong một thời gian ngắn. Vụ nổ vẫn sáng trong khoảng 100 ngày, vì bức xạ chỉ có thể thoát ra sau khi tái hợp hydro bị ion hóa với các electron bị mất để trở lại trung tính. Điều này xuất phát từ bên ngoài, có nghĩa là các nhà thiên văn nhìn sâu hơn vào siêu tân tinh khi thời gian trôi qua cho đến khi cuối cùng ánh sáng từ trung tâm có thể thoát ra. Tại thời điểm đó, tất cả những gì còn lại là ánh sáng mờ của bụi phóng xạ, có thể tiếp tục tỏa sáng trong nhiều năm.
Các đặc tính của siêu tân tinh thay đổi theo khối lượng của sao, tổng năng lượng vụ nổ và quan trọng là bán kính của nó. Điều này có nghĩa là xung của Betelgeuse làm cho việc dự đoán nó sẽ phát nổ như thế nào phức tạp hơn.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nếu toàn bộ ngôi sao đang đập đồng loạt – hít vào thở ra, nếu bạn muốn – siêu tân tinh sẽ hành xử như thể Betelgeuse là một ngôi sao tĩnh có bán kính cho trước. Tuy nhiên, các lớp khác nhau của ngôi sao có thể dao động đối diện nhau: các lớp bên ngoài mở rộng trong khi các lớp giữa co lại và ngược lại.
Đối với trường hợp xung đơn giản, mô hình của nhóm mang lại kết quả tương tự với các mô hình không giải thích cho xung. Nó trông giống như một siêu tân tinh từ một ngôi sao lớn hơn hoặc một ngôi sao nhỏ hơn ở các điểm khác nhau trong xung. Đó là khi bạn bắt đầu xem xét các xung phức tạp hơn, trong đó có những thứ di chuyển cùng lúc với những thứ di chuyển ra ngoài – thì mô hình của chúng tôi thực sự tạo ra những khác biệt đáng chú ý.
Trong những trường hợp này, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khi ánh sáng lọt ra từ các lớp vụ nổ sâu hơn, các khí thải sẽ xuất hiện như thể chúng là kết quả của siêu tân tinh từ các ngôi sao có kích thước khác nhau.
Ánh sáng từ một phần của ngôi sao bị nén là mờ hơn giống như chúng ta mong đợi từ một ngôi sao nhỏ gọn hơn, không đập. Trong khi đó, ánh sáng từ các bộ phận của ngôi sao đang giãn nở vào thời điểm đó sẽ xuất hiện sáng hơn như thể nó đến từ một ngôi sao lớn hơn, không dao động.
Goldberg có kế hoạch gửi báo cáo tới Ghi chú nghiên cứu của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ với Andy Howell, giáo sư vật lý, và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ của KITP, Evan Bauer, tóm tắt các kết quả mô phỏng mà họ chạy cụ thể trên Betelgeuse. Goldberg cũng đang làm việc với KITP postdoc Benny Tsang để so sánh các kỹ thuật chuyển bức xạ khác nhau cho siêu tân tinh, và với sinh viên tốt nghiệp vật lý Daichi Hiramatsu về việc so sánh các mô hình vụ nổ lý thuyết với các quan sát siêu tân tinh.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học California – Santa Barbara . Bản gốc được viết bởi Harrison Tasoff. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :