Trong hơn 50 năm, các nhà thiên văn học đã quan sát một ngôi sao khổng lồ phát ra tia X rất mạnh và thất thường, nhưng không thể lý giải được nguyên nhân.
Giờ đây, nhờ dữ liệu mới, bí ẩn này cuối cùng đã có lời giải. Tia X không xuất phát từ chính ngôi sao xanh khổng lồ Gamma Cassiopeiae, mà đến từ một “người bạn đồng hành” vô hình: một sao lùn trắng nhỏ bé đang hút vật chất từ ngôi sao lớn. Khi vật chất này rơi vào, nó bị nung nóng đến nhiệt độ cực cao và phát ra tia X.
Nhà vật lý thiên văn Yaël Nazé cho biết nhiều nhóm nghiên cứu đã theo đuổi bí ẩn này suốt nhiều thập kỷ. Nhờ các quan sát chính xác cao từ kính viễn vọng tia X XRISM, các nhà khoa học mới có thể xác nhận giả thuyết này.
Hệ sao gamma Cassiopeia nằm cách Trái Đất khoảng 550 năm ánh sáng, dễ nhận biết trên bầu trời ở chòm sao Cassiopeia. Ngôi sao chính trong hệ này lớn gấp khoảng 15 lần Mặt Trời và thuộc loại sao rất nóng, phát sáng mạnh.
Điều khiến các nhà khoa học bối rối là lượng tia X từ hệ sao này mạnh gấp hàng chục lần so với bình thường. Nguồn năng lượng này đến từ plasma – trạng thái vật chất siêu nóng – với nhiệt độ lên tới 150 triệu độ.
Trong nhiều năm, có hai giả thuyết chính được đưa ra: hoặc tia X do hoạt động từ trường của chính ngôi sao tạo ra, hoặc đến từ một vật thể nhỏ hơn quay quanh nó. Tuy nhiên, việc tìm ra “người bạn đồng hành” này rất khó, bởi ngôi sao lớn quá sáng, còn sao lùn trắng lại quá nhỏ và gần như vô hình.
Nhờ kính viễn vọng XRISM, các nhà khoa học đã theo dõi tín hiệu tia X trong nhiều thời điểm khác nhau và phát hiện chúng thay đổi theo chu kỳ quỹ đạo khoảng 203 ngày. Điều này cho thấy nguồn phát tia X thực sự đến từ sao lùn trắng, chứ không phải ngôi sao lớn.
Khi quay quanh nhau, lực hấp dẫn của sao lùn trắng hút vật chất từ ngôi sao lớn. Dòng vật chất này bị dẫn theo từ trường và rơi xuống bề mặt sao lùn trắng, tạo ra nhiệt độ cực cao và phát tia X.
Phát hiện này rất quan trọng vì xác nhận sự tồn tại của một dạng hệ sao đôi đã được dự đoán từ lâu: hệ sao gồm một sao Be (ngôi sao lớn, nóng) và một sao lùn trắng.
Các nhà khoa học cho rằng những hệ sao như vậy hình thành từ hai ngôi sao ban đầu có kích thước gần tương đương. Theo thời gian, ngôi sao lớn hơn tiến hóa trước, mất lớp vật chất bên ngoài và co lại thành sao lùn trắng, trong khi ngôi sao còn lại phát triển thành sao Be.
Phát hiện từ gamma Cassiopeia không chỉ giải mã một bí ẩn kéo dài hàng chục năm, mà còn giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách các hệ sao tiến hóa trong vũ trụ.
Theo các chuyên gia, việc xác định chính xác mối quan hệ giữa hai ngôi sao trong hệ sẽ mở ra hướng nghiên cứu mới, giúp giải thích những tín hiệu tương tự ở nhiều ngôi sao khác.