Hình ảnh đẹp ma mị của thiên hà chứa hai vụ nổ supernova lớn nhất con người từng quan sát được

Kính viễn vọng không gian Hubble của NASA/ESA vừa tiếp tục mang về cho các nhà nghiên cứu thiên văn một bức ảnh “độc nhất vô nhị” về thiên hà xoắn ốc NGC 5643 - một thiên hà với vẻ ngoài “bình yên” nhưng mang trong mình hai vụ nổ siêu tân tinh (supernova) siêu lớn từng được ghi nhận.

NGC 5643 là một thiên hà xoắn ốc trung gian thuộc chòm sao Lupus. Nó nằm ở khoảng cách khoảng 60 triệu năm ánh sáng tính từ Trái đất, và có đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng. NGC 5643 được nhà thiên văn học James Dunlop phát hiện lần đầu tiên vào ngày 10 tháng 5 năm 1826 bằng kính thiên văn phản xạ đường kính 9 inch của ông, và theo mô tả lúc đó là “cực kỳ mờ nhạt”. Tuy nhiên với sự phát triển của khoa học công nghệ, nhân loại ngày càng có nhiều cơ hội chiêm ngưỡng những bức ảnh vô cùng rõ nét về không gian, chụp lại bởi các hệ thống quan sát thiên văn tiên tiến, chẳng hạn như trường hợp của chính thiên hà NGC 5643 dưới con mắt của kính viễn vọng không gian Hubble dưới đây:

Để chụp được một bức ảnh với độ sắc nét, chi tiết cao về một thiên hà lớn như vậy từ khoảng cách xa, Hubble phải thực hiện tới 30 lần phơi sáng khác nhau trong vòng 6 giờ đồng hồ liên tục, và kết hợp toàn bộ chúng lại với nhau. Kết quả cuối cùng là bức ảnh tuyệt đẹp trên.

Thứ làm nên sự nổi tiếng của NGC 5643 chính là hai sự kiện siêu tân tinh cực lớn xảy ra trong chính thiên hà này, một được phát hiện vào năm năm 2013 (SN 2013aa) và một vào năm 2017 (SN 2017cbv).

Đáng chú ý, cả hai sự kiện siêu tân tinh diễn ra trong thiên hà NGC 5643 đều là siêu tân tinh loại Ia (Type Ia supernova), trong đó một ngôi sao khối lượng thấp trải qua vụ nổ nhiệt hạch với quy mô cực lớn. Cụ thể hơn, siêu tân tinh loại Ia là một trong những loại siêu tân tinh phổ biến nhất, xảy ra từ vụ nổ kết thúc vòng đời của một sao lùn trắng đã không còn phản ứng tổng hợp hạt nhân ở trong lõi ngôi sao nữa. Mặc dù vậy, các sao lùn trắng với thành phần cacbon-oxi vẫn có khả năng tạo ra phản ứng tổng hợp hạt nhân và giải phóng một lượng năng lượng cực lớn nếu nhiệt độ bên trong ngôi sao đủ cao.

Thông thường, siêu tân tinh chỉ xảy ra ở những ngôi sao có khối lượng lớn hơn, nhưng những ngôi sao có khối lượng thấp cũng có thể đi tới siêu tân tinh khi chúng là một phần của hệ nhị phân. Đây là tính huống một ngôi sao có ngôi sao khối lượng thấp, sao lùn trắng, sở hữu một ngôi sao đồng hành là quay quanh mình. Sao lùn trắng có thể hút bớt khối lượng từ người bạn đồng hành của nó, cuối cùng tăng khối lượng lớn đến mức phát nổ trong một sự kiện siêu tân tinh làm rực sáng một góc thiên hà chủ.

Siêu tân tinh loại Ia được coi nhưng những nấc thang đo khoảng cách của vũ trụ. Ánh sáng phát ra từ chúng cho phép các nhà thiên văn học có thể đo được khoảng cách của một thiên hà nằm ở rất xa với độ chính xác tương đối cao.