Một bí ẩn mới của vũ trụ được khám phá: 55 ngôi sao đang di chuyển nhanh đến mức gấp 80 lần tốc độ âm thanh, như thể chúng đang "chạy trốn" khỏi một nơi nào đó.

Các nhà thiên văn học vừa thực hiện một phát hiện ngoạn mục nhờ vào Kính viễn vọng Không gian Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA), khi họ phát hiện 55 ngôi sao đang thoát khỏi một cụm sao trẻ trong Đám mây Magellan Lớn (LMC) với vận tốc kinh ngạc.

Cụm sao R136, nơi bắt nguồn của những ngôi sao này, cách Trái Đất khoảng 158.000 năm ánh sáng. Đây là khu vực hình thành những ngôi sao khổng lồ trong Tinh vân Tarantula, thuộc Đám mây Magellan Lớn, với hàng trăm nghìn ngôi sao, trong đó có cả những ngôi sao khổng lồ nhất mà chúng ta từng biết.

Một số ngôi sao ở đây có khối lượng lớn gấp 300 lần Mặt Trời, phát ra năng lượng mạnh mẽ gấp hàng triệu lần so với ngôi sao của chúng ta. Tuy vậy, không phải tất cả các ngôi sao trong cụm sao này đều ở yên một chỗ.

Các nhà khoa học nhận thấy rằng trong vòng hai triệu năm qua, một số lượng lớn ngôi sao đã bị đẩy ra khỏi R136 trong hai đợt riêng biệt. Những ngôi sao này di chuyển với tốc độ vượt quá 100.000 km/h, nhanh gấp 80 lần tốc độ âm thanh trên Trái Đất. Cuối cùng, những ngôi sao này có thể kết thúc đời mình bằng các vụ nổ siêu tân tinh, tạo ra các lỗ đen hoặc sao neutron.

Nhóm nghiên cứu, dưới sự chỉ đạo của Mitchell Stump từ Đại học Amsterdam, đã sử dụng dữ liệu từ kính viễn vọng Gaia để theo dõi chuyển động của các ngôi sao này. Gaia là một dự án quan trọng của ESA nhằm vẽ nên bản đồ 3D chi tiết nhất về Dải Ngân hà và các thiên hà lân cận.

Nhờ khả năng theo dõi chính xác vị trí và vận tốc của hàng tỷ ngôi sao, kính viễn vọng này đã giúp các nhà khoa học nhận diện sự di chuyển bất thường của những ngôi sao trong R136, đồng thời tăng số lượng "ngôi sao chạy trốn" được biết đến lên gấp 10 lần.

Nguyên nhân chính khiến các ngôi sao này bị "trục xuất" khỏi R136 liên quan đến lực hấp dẫn mạnh mẽ giữa chúng. Khi các ngôi sao hình thành trong một môi trường dày đặc, sự tương tác hấp dẫn khiến quỹ đạo của chúng trở nên hỗn loạn.

Trong một số trường hợp, sự tương tác này có thể đẩy một số ngôi sao ra khỏi cụm, biến chúng thành "ngôi sao chạy trốn" lang thang giữa các thiên hà. Đặc biệt, tại R136, hiện tượng này không chỉ xảy ra một lần mà có tới hai sự kiện lớn diễn ra trong vòng 2 triệu năm qua.

Sự kiện đầu tiên diễn ra khoảng 1,8 triệu năm trước, khi cụm sao vừa mới hình thành. Ở giai đoạn này, các ngôi sao bị đẩy ra theo nhiều hướng với tốc độ cao. Sự kiện thứ hai xảy ra khoảng 200.000 năm trước, nhưng lần này, các ngôi sao di chuyển theo một hướng nhất định với tốc độ chậm hơn.

Các nhà khoa học cho rằng sự kiện thứ hai có thể liên quan đến sự tương tác giữa R136 và một cụm sao khác gần đó. Cụm sao này chỉ được phát hiện vào năm 2012 và có khả năng hai cụm sao này sẽ hợp nhất trong tương lai.

Trong vài triệu năm qua, những sự kiện này có thể đã khiến R136 mất đi đến một phần ba số ngôi sao khổng lồ của nó, gây tác động đáng kể đến sự tiến hóa của cụm sao cũng như ảnh hưởng đến thiên hà xung quanh.

Phát hiện này không chỉ giúp các nhà thiên văn hiểu rõ hơn về quá trình tiến hóa của các cụm sao mà còn đặt ra câu hỏi về tác động của những ngôi sao khổng lồ đối với sự hình thành của thiên hà.

Những ngôi sao trong R136 có thể rực rỡ hơn Mặt Trời hàng triệu lần, nhưng điều đó đi kèm với một hệ quả: chúng đốt cháy nhiên liệu cực nhanh và có vòng đời ngắn hơn nhiều so với những ngôi sao nhỏ hơn như Mặt Trời.

Trong khi Mặt Trời có thể tồn tại khoảng 10 tỷ năm, thì những ngôi sao này chỉ sống được vài triệu năm trước khi phát nổ thành siêu tân tinh. Sự phát tán của chúng có thể gây ảnh hưởng lớn đến cấu trúc thiên hà và thậm chí cả quá trình tiến hóa của vũ trụ.

Theo Lex Kapel, một thành viên trong nhóm nghiên cứu, sự kiện này có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình tái ion hóa vũ trụ – một giai đoạn quan trọng diễn ra khoảng 1 tỷ năm sau vụ nổ Big Bang.

Khi các ngôi sao khổng lồ phát ra lượng lớn tia cực tím, chúng có khả năng ion hóa khí hydro trong không gian liên thiên hà, từ đó tác động đến sự hình thành và phát triển của những thiên hà sơ khai.

Nhóm nghiên cứu cho biết mục tiêu chính của họ là kiểm chứng khả năng của kính viễn vọng Gaia trong việc theo dõi chuyển động của các ngôi sao trong những cụm sao xa. Tinh vân Magellan Lớn là lựa chọn lý tưởng, vì khoảng cách xa của nó giúp giảm nhiễu từ các vật thể gần.

De Cotter, một trong những nhà nghiên cứu tham gia dự án, cho biết R136 mới chỉ hình thành khoảng 1,8 triệu năm trước, do đó, những ngôi sao chạy trốn vẫn chưa đi quá xa để có thể theo dõi. Nếu tìm thấy thêm nhiều ngôi sao chạy trốn, họ có thể đưa ra các kết luận thống kê chính xác hơn về cách chúng bị đẩy ra khỏi cụm.

Kết quả nghiên cứu này đã vượt ngoài mong đợi của nhóm, chứng minh rằng kính viễn vọng Gaia không chỉ giúp lập bản đồ Dải Ngân hà mà còn có thể quan sát được những hiện tượng thú vị ngoài rìa thiên hà của chúng ta.

Phát hiện này đánh dấu một bước tiến mới trong lĩnh vực thiên văn học, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự tiến hóa của các cụm sao và ảnh hưởng của chúng lên môi trường vũ trụ. Đồng thời, nó cũng đặt ra nhiều câu hỏi quan trọng về vai trò của những ngôi sao khổng lồ trong việc định hình cấu trúc thiên hà và sự phát triển của vũ trụ thuở sơ khai.

Nhờ sự phát triển không ngừng của công nghệ quan sát vũ trụ, đặc biệt với sự hỗ trợ từ các kính viễn vọng tiên tiến như Gaia và James Webb, ngành thiên văn học hứa hẹn sẽ tiếp tục mang đến những khám phá đột phá, giúp nhân loại từng bước giải mã những bí ẩn sâu thẳm của vũ trụ bao la.