Thiên tân tinh (kilonova) là một hiện tượng giống siêu tân tinh phát triển nhanh, kết quả từ sự sáp nhập của các vật thể nhị phân đặc, chẳng hạn như hai sao neutron hoặc một sao neutron và một lỗ đen. Một thiên tân tinh tái hiện một bản sao điện từ của sóng hấp dẫn. Thiên tân tinh còn được gọi là một macronova. Một mô hình đơn giản cho hiện tượng này được đưa ra bởi [Li and Paczynski (1998, ApJL 507, L59)]. Hiện tượng thiên tân tinh có thể kéo dài vài ngày đến vài tuần sau vụ sát nhập.
Thiên tân tinh cũng còn được gọi là siêu tân tinh quá trình r. Bên trong vùng không gian nhỏ nơi xảy ra vụ sáp nhập, sự kết hợp của một lượng năng lượng lớn, và một lượng lớn neutron, là yếu tố thúc đẩy quá trình r (quá trình bắt giữ neutron nhanh). Mật độ cao giúp cho các hạt neutron nhanh này bị bắt giữ bởi hạt nhân, dẫn đến sự hình thành các nguyên tố hoá học mới với số nguyên tử cao và khối lượng nguyên tử lớn. Nhiều nguyên tố nặng hơn sắt hình thành trong những môi trường như vậy, bao gồm cả các nguyên tố hiếm, nhất là bạch kim (platinum - số nguyển tử là 78) và vàng (số nguyên tử 79).
Sự phân rã của các hạt nhân nguyên tử nặng dẫn đến sự gia nhiệt phóng xạ và giải phóng bức xạ điện từ. Nhiệt lượng không dễ thoát ra dưới dạng bức xạ, bởi vì sự đậm đặc cao của vật chất bắn ra. Nhiệt lượng bị bức xạ nhiệt, nung nóng vật chất lân cận khiến chúng có thể nhìn thấy ở bước sóng hồng ngoại.
Từng có một thời gian dài người ta nghĩ rằng quá trình r cũng có thể xảy ra trong quá trình suy sụp lõi của siêu tân tinh, nhưng mật độ neutron bên trong siêu tân tinh lại hiện diện quá thấp.
Dấu hiệu đầu tiên của một thiên tân tinh theo sau một vụ bùng phát tia gamma ngắn (short GRB) đến từ GRB 130603B, là một trong những GRB gần nhất và sáng nhất từng dò được. Thiên tân tinh đầu tiên được phát hiện này liên quan đến một nguồn sóng hấp dẫn dò được trong nghiên cứu về GW170817.
Thuật ngữ thiên tân tinh được giới thiệu bởi [Metzger et al. (2010, MNRAS 406, 2650)], người đã quả quyết rằng đỉnh sáng của một vụ sáp nhập sao neutron là nằm trong khoảng một vài 1041 erg s-1, hay là một hệ số 103 lần lớn hơn so với độ sáng Eddington của các vật thể khổi lượng Mặt Trời. Chúng do đó được gọi là các sự kiện thiên tân tinh, kết hợp bởi kilo- và -nova.
Video mô phỏng hai sao neutron nhỏ xíu sáp nhập thông qua bức xạ sóng hấp dẫn và sau đó bùng nổ thành một thiên tân tinh. Credit: ESO/L. Calçada.
Nguồn: Đài thiên văn Paris
