Buzz
Khám phá đột phá này mang đến những hiểu biết sâu sắc mới về quá trình tồn tại và sự kết thúc của những ngôi sao có kích thước khổng lồ.
Vào ngày 6 tháng 9 năm 2021, nhà nghiên cứu Steve Schulze từ Đại học Northwestern đã tình cờ phát hiện một vụ nổ siêu tân tinh kỳ lạ, phô bày tàn tích của ngôi sao một cách ngoạn mục. Lần đầu tiên trong lịch sử, giới thiên văn được chiêm ngưỡng trọn vẹn cấu trúc nhiều lớp của một ngôi sao khổng lồ, một thành tựu vượt xa mọi dự đoán trước đó.
Sự kiện đặc biệt này được mô tả chi tiết trong một nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature , đặt ra những thách thức mới cho các mô hình lý thuyết hiện tại về sự sống và cái chết của các ngôi sao, đồng thời mở ra những chân trời kiến thức mới về sự tiến hóa của vũ trụ.
Khi các ngôi sao khổng lồ bước vào giai đoạn cuối của vòng đời, chúng hình thành nên những lớp vỏ được tạo thành từ nhiều nguyên tố hóa học đa dạng. Thế nhưng, việc quan sát những lớp vỏ này vô cùng khó khăn, bởi vụ nổ cuối cùng thường xáo trộn và hòa lẫn tất cả các tầng lớp với nhau, khiến cấu trúc nội tại trở nên hỗn độn và khó phân biệt.
Tuy nhiên, với siêu tân tinh mới được tìm thấy, có tên gọi 2021yfj, các nhà thiên văn đã có cơ hội hiếm hoi chứng kiến một cảnh tượng ngoạn mục: ngôi sao sắp chết trải qua một quá trình sụp đổ mãnh liệt, làm bong tróc các lớp bên ngoài và phơi bày phần lõi sâu bên trong. "Chúng tôi ngay lập tức nhận thấy đây là một kiểu siêu tân tinh hoàn toàn khác biệt so với bất kỳ vụ nổ nào từng được ghi nhận trước đây," Schulze cho biết.
Giải mã cấu trúc "xương" của một ngôi sao
Xuyên suốt quá trình tồn tại, các ngôi sao hoạt động giống như những cỗ máy tổng hợp hạt nhân khổng lồ. Khởi đầu, chúng tồn tại dưới dạng những khối cầu hydro phát sáng. Dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cực cao tại lõi, hydro hợp nhất thành heli, rồi dần chuyển hóa thành những nguyên tố nặng hơn như carbon, và cuối cùng kết tinh thành sắt ở trung tâm. Chu trình này kiến tạo nên một cấu trúc phân tầng hoàn chỉnh, với các lớp chứa oxy, silic và lưu huỳnh nằm sâu bên trong, chỉ được hình thành vài tháng ngắn ngủi trước khi ngôi sao bùng nổ.
Siêu tân tinh 2021yfj ban đầu được ghi nhận bởi Cơ sở Nguồn Tạm thời Zwicky đặt tại San Diego, California, nơi thực hiện khảo sát toàn bộ bầu trời đêm định kỳ hai đến ba ngày một lần. Thông qua phân tích quang phổ chi tiết, nhóm nghiên cứu đã xác định được những tín hiệu đặc trưng riêng biệt đến từ silic, lưu huỳnh và argon.
Điều gây ngạc nhiên hơn nữa là sự xuất hiện của cả dấu vết heli, một nguyên tố đáng lẽ đã được tiêu thụ hoàn toàn trong những giai đoạn đầu của phản ứng nhiệt hạch. "Việc tìm thấy heli ở đây thực sự là một điều bí ẩn", Schulze chia sẻ.
Sự khác biệt nằm ở đâu?
Các dữ liệu thu thập được chỉ ra rằng siêu tân tinh này đã mất đi cấu trúc sâu chứa nhiều oxy và silic, dấu hiệu cho thấy nó đã trải qua một quá trình mất vật chất cực kỳ hiếm. Các chuyên gia đưa ra giả thuyết rằng hiện tượng này có thể bắt nguồn từ những cơn gió sao cực mạnh, các đợt phun trào dữ dội, hoặc tương tác phức tạp trong một hệ sao đôi.
Schulze nhấn mạnh tầm quan trọng: "Đây là lần đầu tiên chúng ta có thể quan sát trực tiếp lớp vỏ nội tại của một ngôi sao khổng lồ, một dữ liệu vô cùng quý giá để kiểm nghiệm và hiệu chỉnh các mô hình tiến hóa sao. Việc theo dõi những ngôi sao bị bóc tách và các vụ nổ siêu tân tinh chính là chìa khóa để nâng cao độ chính xác và xác thực các lý thuyết hiện tại".
Khám phá mang tính đột phá này không chỉ mang đến những góc nhìn mới mẻ về quá trình tồn tại và diệt vong của các ngôi sao lớn, mà còn phơi bày những khoảng trống kiến thức đáng kể trong hiểu biết của nhân loại về sự tiến hóa của các thiên thể vũ trụ.
Schulze bổ sung: "Siêu tân tinh 2021yfj chứng minh rằng hiểu biết của nhân loại về sự tiến hóa và cái chết của các ngôi sao khổng lồ vẫn còn tồn tại nhiều khoảng trống lớn". Dù đây là một thành tựu phi thường, nó cũng là lời nhắc nhớ rằng vũ trụ bao la vẫn còn vô số những bí mật thâm sâu đang chờ đợi được khám phá và làm sáng tỏ.
