Kính viễn vọng James Webb đã phát hiện ra dấu hiệu hóa học của những ngôi sao lớn nhất trong vũ trụ

Kính viễn vọng Không gian James Webb đã giúp các nhà thiên văn học khám phá ra những dấu hiệu hóa học đầu tiên của những ngôi sao siêu nặng, những "quái vật bầu trời" cháy sáng bằng hàng triệu mặt trời trong vũ trụ sơ khai.

Cho đến nay, những ngôi sao lớn nhất được quan sát thấy ở bất cứ đâu có khối lượng gấp khoảng 300 lần Mặt trời của chúng ta. Nhưng ngôi sao siêu lớn được mô tả trong nghiên cứu mới được ước tính có khối lượng từ 5 đến 000 mặt trời.

Nhóm các nhà nghiên cứu châu Âu đứng sau nghiên cứu trước đây đã đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của các ngôi sao siêu nặng vào năm 2018 trong nỗ lực giải thích một trong những bí ẩn lớn nhất của thiên văn học. Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học đã bối rối trước sự đa dạng to lớn về thành phần của các ngôi sao khác nhau tập hợp trong cái gọi là cụm sao cầu.

Những cụm này, phần lớn là rất cũ, có thể chứa hàng triệu ngôi sao trong một không gian tương đối nhỏ. Những tiến bộ trong thiên văn học đã tiết lộ số lượng cụm sao cầu ngày càng tăng, được cho là mối liên kết còn thiếu giữa các ngôi sao đầu tiên của vũ trụ và các thiên hà đầu tiên.

Dải Ngân hà của chúng ta, có hơn 100 tỷ ngôi sao, có khoảng 180 cụm sao cầu. Nhưng câu hỏi vẫn còn đó: Tại sao các ngôi sao trong các cụm sao này lại có nhiều nguyên tố hóa học khác nhau như vậy, mặc dù thực tế là chúng có thể được sinh ra cùng một lúc, từ cùng một đám mây khí?

Nhiều ngôi sao chứa các nguyên tố cần lượng nhiệt khổng lồ để tạo ra, chẳng hạn như nhôm, cần nhiệt độ lên tới 70 triệu độ C. Nhiệt độ này cao hơn nhiều so với nhiệt độ mà các ngôi sao được cho là đạt tới trong lõi của chúng, khoảng 15-20 triệu độ C, tương đương với nhiệt độ của Mặt trời.

Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã đề xuất một giải pháp khả thi: một ngôi sao siêu lớn đang phát nổ đang phun ra "ô nhiễm" hóa học. Họ gợi ý rằng những ngôi sao nặng này được sinh ra từ các vụ va chạm liên tiếp trong các cụm sao hình cầu được đóng gói chặt chẽ. Corinne Charbonnel, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Geneva và là tác giả chính của nghiên cứu, nói với AFP rằng "thứ gì đó giống như một ngôi sao hạt sẽ hấp thụ ngày càng nhiều ngôi sao."

Cuối cùng, nó sẽ trở thành "giống như một lò phản ứng hạt nhân khổng lồ, được cung cấp liên tục bằng vật chất và sẽ thải ra một lượng lớn vật chất", bà nói thêm. Cô ấy nói thêm, "sự ô nhiễm" bị đẩy ra này sẽ nuôi sống những ngôi sao trẻ đang hình thành, cung cấp cho chúng nhiều loại hóa chất hơn khi chúng ở gần ngôi sao siêu nặng hơn. Nhưng nhóm nghiên cứu vẫn cần quan sát để xác nhận lý thuyết của họ.

Họ đã tìm thấy chúng trong thiên hà GN-z11, cách chúng ta hơn 13 tỷ năm ánh sáng - ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy từ nó xuất hiện chỉ 440 triệu năm sau Vụ nổ lớn. Nó được Kính viễn vọng Không gian Hubble phát hiện vào năm 2015 và cho đến gần đây vẫn giữ kỷ lục là thiên hà lâu đời nhất được quan sát.

Điều đó làm cho nó trở thành mục tiêu chính rõ ràng cho người kế nhiệm Hubble với tư cách là kính viễn vọng không gian mạnh nhất, James Webb, người đã bắt đầu công bố những quan sát đầu tiên của mình vào năm ngoái. Webb đưa ra hai manh mối mới: mật độ sao đáng kinh ngạc trong các cụm sao cầu và quan trọng nhất là sự hiện diện của một lượng lớn nitơ.

Sự hình thành nitơ đòi hỏi nhiệt độ thực sự khắc nghiệt, mà các nhà nghiên cứu tin rằng chỉ có thể được tạo ra bởi một ngôi sao siêu nặng. Charbonnel cho biết: “Nhờ dữ liệu do Kính viễn vọng Không gian James Webb thu thập, chúng tôi tin rằng chúng tôi đã tìm thấy manh mối đầu tiên về sự tồn tại của những ngôi sao phi thường này.

Charbonnel cho biết nếu trước đó giả thuyết của nhóm nghiên cứu là "một loại dấu vết của ngôi sao siêu lớn của chúng ta, thì điều này giống như việc tìm thấy một khúc xương". "Chúng tôi đang nghĩ về cái đầu của con quái vật đứng đằng sau tất cả những chuyện này," cô nói thêm.

Nhưng có rất ít hy vọng rằng chúng ta sẽ có thể trực tiếp quan sát con quái vật này. Theo các nhà khoa học, tuổi thọ của các ngôi sao siêu lớn chỉ khoảng hai triệu năm - một khoảnh khắc trong thang thời gian vũ trụ.

Tuy nhiên, họ nghi ngờ rằng các cụm sao cầu tồn tại khoảng hai tỷ năm trước và họ có thể tìm thấy thêm dấu vết của các ngôi sao siêu lớn mà chúng có thể đã từng chứa.

Đọc thêm:

• Một công ty tư nhân có kế hoạch đưa kính viễn vọng không gian Spitzer của NASA hoạt động trở lại
• Kính viễn vọng James Webb phát hiện nước xung quanh một sao chổi trong vành đai tiểu hành tinh