Một vụ nổ khủng khiếp quan sát thấy hồi năm 2007 là cái chết của một trong những ngôi sao nặng nhất từng được biết tới trong vũ trụ, theo như những tính toán mới cho thấy. Những vụ nổ tương tự có lẽ đã làm ô nhiễm vũ trụ sơ khai với những nguyên tố nặng, làm thay đổi sự tiến hóa của nó.
Những ngôi sao ra đời hơn 140 lần khối lượng mặt trời qua đời dưới dạng “sao siêu mới cặp không bền” ném các nguyên tố nặng vào trong không gian. (Ảnh minh họa: NASA/CXC/M Weiss)
Một đội các nhà thiên văn học, đứng đầu là Avishay Gal-Yam thuộc Viện Khoa học Weizmann ở Rehovot, Israel, đã phát hiện ra vụ nổ trên trong một thiên hà lùn vào hôm 6 tháng 4 năm 2007.
Các phép đo quang phổ ánh sáng của sao siêu mới và độ sáng giảm dần hơn 18 tháng sau đó cho thấy vụ nổ trên, gọi là SN 2007bi, xé toạc một ngôi sao có khối lượng gấp 100 lần mặt trời. Ngôi sao trên phải nặng hơn nữa lúc ra đời, vì những ngôi sao nặng mất rất nhiều vật chất khi chúng già đi. Dựa trên khối lượng của nó lúc qua đời, ngôi sao ấy có khả năng đã ra đời với khối lượng khoảng 200 lần mặt trời, đội nghiên cứu nói.
Không có ngôi sao nào được biết chứa nhiều khối lượng như thế ngày nay. Trong số những ngôi sao nặng nhất từng được cân nặng chính xác là ngôi sao nằm gần tâm của thiên hà của chúng ta, với khối lượng 114 lần mặt trời.
SN 2007bi cũng nổi bật là trường hợp tốt nhất từ trước tới nay cho một loại cái chết sao kì lạ gọi là sao siêu mới cặp không bền – một loại vụ nổ chỉ ảnh hưởng đến những ngôi sao ra đời nặng hơn 140 lần khối lượng mặt trời.
Trường hợp tốt nhất
Những ngôi sao dưới ngưỡng khối lượng này một chút sẽ co lại, hình thành nên các lỗ đen hoặc sao neutron sau khi đốt cháy hết nhiên liệu hạt nhân của chúng.
Nhưng những ngôi sao nặng hơn chưa bao giờ có cơ hội hoàn tất việc đốt cháy nhiên liệu của chúng. Khi chúng già đi, áp suất và nhiệt độ cao trong lõi của chúng khiến các photon năng lượng cao biến thành các cặp electron và phản hạt của chúng, các positron. Sự biến đổi này làm giảm áp suất bức xạ chống chịu sức nặng của ngôi sao, kích ngòi cho một vụ nổ xé toạc ngôi sao ấy.
Lượng lớn nikel phóng xạ đã được quan sát thấy trong quang phổ ánh sáng của SN 2007bi, tương đương với hơn 7 lần khối lượng mặt trời, là đặc điểm nổi bật của sao siêu mới cặp không bền, đội nghiên cứu nói. Người ta nghi ngờ một vụ nổ hồi năm 2006 là thuộc loại sự kiện này nhưng thiếu một dấu hiệu rõ ràng như thế.
Volker Bromm thuộc trường Đại học Texas ở Austin, người không phải là thành viên của đội Gal-Yam, tán thành ý kiến trên. “2007bi là trường hợp thật sự thuyết phục nhất”, ông phát biểu với New Scientist.
Kìm hãm sự phát triển
Mặc dù hiếm trong vũ trụ hiện đại, những sao siêu mới cặp không bền có thể đã từng phổ biến trong vũ trụ sơ khai, khi sự thiếu vắng các nguyên tố nặng hơn hydrogen và helium sẽ ưu tiên sự hình thành những ngôi sao khối lượng lớn.
Hơn 22 lần mặt trời khối lượng silicon à những nguyên tố nặng khác đã bắn tung vào trong không gian trong vụ nổ sao siêu mới này, gấp vài lần so với một vụ nổ sao siêu mới bình thường.
Các nguyên tố nặng thổi vào trong không gian trong cái chết của những ngôi sao nặng, sơ khai tương tự có lẽ đã kìm hãm sự tăng trưởng của những thế hệ sao sau này. Đó là vì các đám mây khí chứa sắt và các nguyên tố nặng khác có xu hướng vỡ thành những gút nhỏ hơn mang lại sự ra đời cho những ngôi sao tương đối nhẹ như mặt trời.
Mặc dù một số ngôi nhẹ hơn cũng ném kim loại vào không gian khi chúng qua đời, nhưng sao siêu mới cặp không bền là thủ phạm gây ô nhiễm nặng nề nhất. “Một vụ nổ như vậy có thể làm ô nhiễm toàn bộ một thiên hà cổ cỡ nhỏ”, Gal-Yam phát biểu với New Scientist.
Thiên hà lùn nơi người ta quan sát thấy SN 2007bi dường nưh có hàm lượng kim loại thấp, đội nghiên cứu nói, điều đó giải thích ngôi sao đã biến thành sao siêu mới ấy có thể đã hình thành như thế nào.
Tham khảo: Nature (DOI: 10.1038/nature08579)
UnknownEntity
Thư viện Vật Lý (Theo NewScientist.Com)
theo thienvanbachkhoa