Tia X từ vụ nổ đã chiếu sáng 20 đám mây bụi trong thiên hà của chúng ta, cho phép xác định khoảng cách và tính chất bụi của chúng chính xác hơn bao giờ hết. Nhưng một bí ẩn vẫn còn. Các mảnh vỡ từ ngôi sao phát nổ tạo ra vụ nổ tia gamma dường như đã biến mất không dấu vết.
Vị trí vụ nổ tia Gamma 221009A
GRB 221009A lần đầu tiên được báo cáo khi Đài quan sát nhanh Neil Gehrels của NASA đã phát hiện ra tia X vào ngày 9 tháng 10 năm 2022. Nguồn dường như nằm trong Dải Ngân hà của chúng ta, không xa trung tâm thiên hà. Tuy nhiên, nhiều dữ liệu hơn từ Swift và Kính viễn vọng Không gian Tia Gamma Fermi của NASA sớm gợi ý rằng nó còn xa hơn nhiều. Quan sát từ Kính thiên văn rất lớn của Đài thiên văn Nam châu Âu sau đó xác định chính xác vụ nổ đến một thiên hà xa hơn nhiều nằm sau thiên hà của chúng ta.
Hubble chụp được dư âm của vụ nổ tia gamma 221009A (gif)
Ở xa hơn nhiều, khoảng hai tỷ năm ánh sáng thay vì vài chục nghìn năm ánh sáng, có nghĩa là GRB phải cực kỳ sáng.
Andrew Levan, Đại học Radbound, Hà Lan, cho biết: “Sự khác biệt giữa vụ nổ tia gamma điển hình của bạn và vụ này gần giống như sự khác biệt giữa bóng đèn trong phòng khách của bạn và đèn pha thắp sáng trong sân vận động thể thao. người đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA/ESA/CSA và Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA/ESA để quan sát vụ nổ.
Theo thống kê, GRB sáng như GRB 221009A chỉ xảy ra một lần trong nhiều nghìn năm, thậm chí nó có thể là vụ nổ tia gamma sáng nhất kể từ khi nền văn minh nhân loại bắt đầu. Do đó, các nhà thiên văn học gọi nó là THUYỀN – sáng nhất mọi thời đại.
“Đây là một sự kiện rất đáng chú ý. Chúng tôi đã rất may mắn được chứng kiến điều đó,” Alicia Rouco Escorial, Nghiên cứu viên của ESA chuyên nghiên cứu về GRB cho biết.
Các tính toán cho thấy rằng trong vài giây kéo dài, vụ nổ đã lắng đọng khoảng một gigawatt năng lượng vào tầng khí quyển phía trên của Trái đất. Điều đó tương đương với sản lượng năng lượng của một nhà máy điện trên mặt đất. Erik Kuulkers, Nhà khoa học Dự án ESA về Tích hợp, một trong những tàu vũ trụ đã phát hiện ra GRB, cho biết: “Rất nhiều tia gamma và tia X được phát ra khiến nó kích thích tầng điện ly của Trái đất.
XMM-Newton chụp được các vòng bụi từ vụ nổ tia gamma 221009A
Một số tàu vũ trụ khác của ESA, XMM-Newton, Solar Orbiter, BepiColombo, Gaia và SOHO, cũng đã phát hiện ra GRB hoặc các tác động của nó đối với thiên hà của chúng ta. Sự kiện này sáng đến nỗi cho đến tận ngày nay, bức xạ còn sót lại, được gọi là ánh hào quang, vẫn có thể nhìn thấy được và sẽ duy trì như vậy trong một thời gian dài nữa. Volodymyr Savchenko, Đại học Geneva, Thụy Sĩ, người hiện đang phân tích dữ liệu của Integral cho biết: “Chúng ta sẽ thấy ánh hào quang của sự kiện này trong nhiều năm tới.
Lượng dữ liệu lớn này từ các thiết bị hoàn toàn khác nhau hiện đang được tập hợp lại để hiểu vụ nổ ban đầu diễn ra như thế nào và bức xạ đã tương tác với vật chất khác như thế nào trong hành trình của nó trong không gian.
Một lĩnh vực đã mang lại kết quả khoa học là từ cách tia X chiếu sáng các đám mây bụi trong thiên hà của chúng ta. Bức xạ truyền qua không gian giữa các thiên hà trong khoảng hai tỷ năm trước khi đi vào thiên hà của chúng ta. Sau đó, nó chạm trán với đám mây bụi đầu tiên vào khoảng 60 000 năm trước và đám mây bụi cuối cùng cách đây khoảng 1000 năm.
Mỗi khi tia X gặp phải một đám mây bụi, nó sẽ phân tán một số bức xạ, tạo ra các vòng đồng tâm dường như mở rộng ra bên ngoài. XMM-Newton của ESA đã quan sát các vành đai này trong vài ngày sau GRB. Những đám mây gần nhất tạo ra những chiếc nhẫn lớn nhất đơn giản chỉ vì chúng có vẻ lớn hơn khi nhìn theo góc nhìn.
Minh họa vụ nổ tia gamma
Andrea Tiengo, Scuola Universitaria Superiore IUSS Pavia, Ý và một nhóm các nhà thiên văn học đã phân tích dữ liệu để xác định khoảng cách chính xác nhất tới từng đám mây bụi này. Andrea cho biết: “Đám mây đầu tiên mà nó tấn công dường như nằm ở rìa thiên hà của chúng ta, cách xa nơi thường quan sát thấy các đám mây bụi thiên hà. Sau đó, nhóm nghiên cứu suy ra tính chất của các hạt bụi trong mây vì tia X bị tán xạ tùy theo kích thước, hình dạng và thành phần của bụi.
Qua nhiều năm, các nhà thiên văn học đã đề xuất một số tính chất khác nhau cho các hạt bụi và vì vậy Andrea và các đồng nghiệp đã có thể kiểm tra chúng dựa trên dữ liệu tia X. Họ phát hiện ra rằng một mô hình đã tái tạo các vòng cực kỳ tốt. Trong mô hình này, các hạt bụi có thành phần chủ yếu là than chì, một dạng tinh thể của cacbon. Họ cũng sử dụng dữ liệu của mình để tái tạo lại sự phát xạ tia X từ chính GRB vì tín hiệu cụ thể đó không được quan sát trực tiếp bởi bất kỳ thiết bị nào.
Nhưng vẫn còn một bí ẩn về vật thể phát nổ để tạo ra GRB. Andrew Levan và các đồng nghiệp đã sử dụng kính viễn vọng không gian Webb và Hubble để tìm kiếm hậu quả của vụ nổ – và không tìm thấy gì. “Thật kỳ lạ,” anh ấy nói, “và nó không hoàn toàn rõ ràng về ý nghĩa của nó.”
Có thể ngôi sao quá nặng nên sau vụ nổ ban đầu, nó lập tức hình thành một hố đen nuốt chửng vật chất mà theo truyền thống sẽ tạo nên đám mây khí được gọi là tàn dư siêu tân tinh.
Vì vậy, có rất nhiều công việc tiếp theo phải được thực hiện khi các nhà thiên văn học tiếp tục tìm kiếm phần còn lại của ngôi sao đã phát nổ. Một thứ họ sẽ tìm kiếm là dấu vết của các nguyên tố nặng như vàng, được cho là được tạo ra trong các vụ nổ lớn như vậy.
Ghi chú cho Biên tập viên:
Các quan sát mới nhất về GRB 221009A, bao gồm các quan sát của XMM-Newton, Kính viễn vọng Không gian James Webb và Tích phân, được trình bày vào ngày 28 tháng 3 năm 2023 trong cuộc họp báo tại Cuộc họp lần thứ 20 của Ban Vật lý Thiên văn Năng lượng Cao của Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ (AAS) ) ở Hawaii, Mỹ. Trực tiếp: https://www.youtube.com/c/AASPressOffice
“Sức mạnh của những chiếc nhẫn: sự phát xạ tia X mềm GRB 221009A từ vầng hào quang tán xạ bụi của nó” của Andrea Tiengo tại cộng sự, được xuất bản trong Các bức thư trên tạp chí Vật lý thiên văn: https://doi.org/10.3847/2041-8213/acc1dc
“Phổ JWST đầu tiên của GRB phát sáng sau: Không có siêu tân tinh sáng nào trong các quan sát về GRB sáng nhất mọi thời đại, GRB 221009A” của Andrew Levan và cộng sự, được xuất bản trong Các lá thư tạp chí vật lý thiên văn: