Magnetar là một sao neutron quay cực nhanh và sở hữu từ trường mạnh phi thường. Từ lâu, giới khoa học nghi ngờ những thiên thể cực đoan này có thể “tiếp năng lượng” cho các siêu tân tinh siêu sáng — những vụ nổ có độ sáng lớn gấp hơn 10 lần so với siêu tân tinh thông thường. Tuy nhiên, bằng chứng trực tiếp về sự hình thành của magnetar trong các vụ nổ như vậy vẫn chưa được quan sát rõ ràng.

Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature đã làm sáng tỏ bí ẩn này thông qua việc phân tích siêu tân tinh SN 2024afav, được phát hiện vào cuối năm 2024. Sau khi đạt cực đại độ sáng khoảng 50 ngày sau vụ nổ, ánh sáng của siêu tân tinh này không suy giảm đều như thường thấy mà xuất hiện các dao động tuần hoàn ngày càng nhanh — tạo thành chuỗi bốn “đỉnh sáng” liên tiếp. Các nhà khoa học mô tả tín hiệu đặc trưng này giống như tiếng “chim hót” (chirp) khi tần số âm thanh tăng dần theo thời gian.

Dữ liệu quan sát được thu thập trong hơn 200 ngày bởi mạng lưới 27 kính thiên văn của Đài quan sát Las Cumbres, cho thấy ngôi sao phát nổ nằm cách Trái Đất khoảng một tỷ năm ánh sáng. Phân tích chi tiết đường cong độ sáng đã giúp nhóm nghiên cứu xác nhận rằng tín hiệu “chirp” này là dấu hiệu trực tiếp của một magnetar hình thành ở trung tâm vụ nổ.

Theo mô hình được đề xuất, một phần vật chất từ vụ nổ rơi ngược về sao neutron mới sinh, tạo thành một đĩa bồi tụ. Do trục quay của đĩa không trùng với trục quay của magnetar, hiệu ứng kéo theo không-thời gian được dự đoán bởi thuyết tương đối rộng — gọi là tuế sai Lense–Thirring — khiến đĩa dao động như con quay. Đĩa dao động này có thể định kỳ che chắn hoặc phản xạ ánh sáng phát ra từ magnetar, khiến toàn bộ hệ hoạt động giống một “ngọn hải đăng vũ trụ” nhấp nháy.

Khi đĩa bồi tụ dần tiến gần hơn về phía magnetar, tốc độ dao động tăng lên, làm chu kỳ dao động ánh sáng ngắn lại và tạo nên tín hiệu “chirp” mà các kính thiên văn trên Trái Đất ghi nhận được. Từ dữ liệu quan sát, các nhà khoa học cũng ước tính sao neutron này quay với chu kỳ chỉ khoảng 4,2 mili giây và sở hữu từ trường mạnh gấp khoảng 300 nghìn tỷ lần từ trường Trái Đất — những đặc điểm điển hình của một magnetar trẻ.

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng không phải mọi siêu tân tinh siêu sáng đều được cung cấp năng lượng bởi magnetar. Một số vụ nổ có thể sáng hơn do sóng xung kích va chạm với vật chất xung quanh hoặc do sự hình thành lỗ đen. Tuy nhiên, phát hiện mới cho thấy vai trò của magnetar trong các vụ nổ sao cực sáng có thể quan trọng hơn so với nhận định trước đây.

Trong thời gian tới, các nhà thiên văn kỳ vọng sẽ phát hiện thêm nhiều siêu tân tinh có tín hiệu “chirp” khi Đài quan sát Vera C. Rubin đi vào hoạt động và tiến hành khảo sát bầu trời đêm quy mô lớn nhất từ trước đến nay. Những phát hiện như vậy không chỉ giúp kiểm chứng các mô hình lý thuyết về cái chết của những ngôi sao khổng lồ mà còn mở rộng hiểu biết của con người về các hiện tượng cực đoan trong vũ trụ.