Vào ngày 25/4/2019, giao thoa kế LIGO đã phát hiện ra hai ngôi sao neutron cách xa khoảng 520 triệu năm ánh sáng tiến lại gần nhau và hợp nhất thành một.
Sự kiện này được gọi là GW190425. Mặc dù đây chỉ là lần thứ hai các nhà thiên văn phát hiện ra vụ va chạm như vậy nhưng điều này đã mở rộng sự hiểu biết của chúng ta về những vụ va chạm trong vũ trụ khổng lồ này.
"Nguồn của GW190425 đại diện cho một loại hệ thống vật lý thiên văn chưa từng được phát hiện trước đây", các nhà nghiên cứu chia sẻ trong báo cáo trên Tạp chí Vật lý Thiên văn.
Sự kiện va chạm giữa hai ngôi sao neutron đầu tiên được phát hiện vào tháng 8/2017. Sự kiện đã cung cấp rất nhiều dữ liệu trên một loạt các phương tiện quan sát.
Phát hiện mới đã giúp xã nhận những dữ liệu này.
"Chúng tôi đã phát hiện sự kiện thứ hai phù hợp với hệ thống sao neutron đôi và đây là một xác nhận quan trọng đánh dấu một khởi đầu mới đầy thú vị cho thiên văn học", nhà vật lý học Jo van den Brand của Đại học Maastricht ở Hà Lan cho biết.
Tuy nhiên, có một số khác biệt rất quan trọng. Không giống như sự kiện sao neutron đầu tiên (được gọi là GW170817), không có ánh sáng nào được phát hiện khi hai ngôi sao của GW190425 va chạm. Điều đó có lẽ một phần vì vụ va chạm xảy ra ở rất xa và một phần vì một trong hai máy đo LIGO đang ngoại tuyến khi sự kiện được phát hiện và tín hiệu quá mờ để phát hiện.
Việc truy tìm điểm gốc của tín hiệu là rất khó, tuy nhiên, nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã có thể thu hẹp khu vực mà tín hiệu bắt nguồn, một khu vực bao phủ khoảng 20% bầu trời.
Ngay cả khi không có dữ liệu quang học, "tiếng kêu" của tín hiệu sóng hấp dẫn có thể được giải mã để khám phá ra khối lượng, hướng và độ xoáy của các vật thể va chạm. Và điều này chứa đựng một bất ngờ lớn. Dựa trên dữ liệu thu được, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một trong những ngôi sao neutron có khối lượng gấp 1,4 lần Mặt trời trong khi ngôi sao còn lại có khối lượng gấp khoảng 2 lần Mặt trời.
Nhà nghiên cứu lý thuyết Susan Scott cho biết: "Chúng tôi rất ngạc nhiên bởi tổng khối lượng của hai ngôi sao neutron cổ đại này gấp khoảng 3,4 lần khối lượng Mặt trời của chúng ta, vượt xa khối lượng của các ngôi sao neutron đã biết trong thiên hà của chúng ta".
"Điều này dẫn đến những khả năng hấp dẫn về hệ thống sao neutron cũ được hình thành rõ ràng với những gì được quan sát trong dải ngân hà và các sao neutron khổng lồ này gần như không thể phát hiện được bằng các khảo sát kính viễn vọng hiện tại".
Hai ngôi sao neutron liên quan đến GW170817 có khối lượng khoảng 1,1 đến 1,6 Mặt trời, hình thành nên một ngôi sao mới có khối lượng gấp khoảng 2,7 lần Mặt trời.
Mặc dù chúng tôi chưa phát hiện ra nhiều vụ va chạm và kết hợp giữa các ngôi sao neutron, các nhà thiên văn học đã xác định được 17 hệ sao neutron đôi hiện có trong dải ngân hà để so sánh về khối lượng. Trong số đó, khối lượng kết hợp cao nhất là 2,9 lần khối lượng của Mặt trời.
Điều này có thể giúp các nhà thiên văn học hiểu cách các sao neutron đôi hình thành. Có hai khả năng hai ngôi sao khổng lồ được sinh ra, hình thành và hủy diệt cùng nhau hoặc chúng va chạm vào nhau trên quỹ đạo sau này. Không rõ khả năng nào tạo ra vật thể GW190425, tuy nhiên, việc mô hình hóa có thể tiết lộ thêm thông tin.
Vật thể do vụ va chạm GW190425 hình thành cũng mang đến một viễn cảnh hấp dẫn, liên quan đến một thứ gọi là khoảng cách về khối lượng giữa các sao neutron và lỗ đen.
Cả ngôi sao neutron và lỗ đen đều là phần còn lại của một ngôi sao chết, tuy nhiên, chúng ta chưa bao giờ thấy một lỗ đen nào nhỏ hơn 5 lần khối lượng Mặt trời hay một ngôi sao neutron lớn hơn khoảng 2,5 lần khối lượng Mặt trời.
Chúng ta vẫn chưa biết liệu GW190425 có hình thành một lỗ đen nhỏ hoặc một ngôi sao neutron lớn, tuy nhiên, vật thể do GW170817 tạo ra có thể tiết lộ một số câu trả lời về khoảng cách khối lượng kỳ lạ này.
* Mời quý độc giả theo dõi các chương trình đã phát sóng của Đài Truyền hình Việt Nam trên TV Online!