Đã tìm thấy một nguồn vàng khác trong vũ trụ

TPO - Các nhà khoa học tin rằng, các nguyên tố nhẹ hơn như hydro và heli, thậm chí một lượng nhỏ lithium, có thể đã tồn tại từ rất sớm sau khi vụ nổ lớn tạo ra vũ trụ cách đây 13,8 tỷ năm. Sau đó, các ngôi sao phát nổ giải phóng các nguyên tố nặng hơn như sắt, được kết hợp trong các ngôi sao và hành tinh mới sinh. Nhưng sự phân bố của vàng, nặng hơn sắt, trong khắp vũ trụ đã đặt ra một bí ẩn đối với các nhà vật lý thiên văn.

Hình minh họa một vết nứt trong lớp vỏ của một ngôi sao neutron có từ tính cao có thể gây ra các vụ phun trào năng lượng cao. (Ảnh: S. Wiessinger/Trung tâm bay không gian Goddard của NASA)

Các nhà thiên văn học đã cố gắng xác định nguồn gốc vũ trụ của các nguyên tố nặng nhất, như vàng, trong nhiều thập kỷ. Giờ đây, nghiên cứu mới dựa trên tín hiệu được phát hiện trong dữ liệu nhiệm vụ không gian lưu trữ có thể chỉ ra một manh mối tiềm năng: sao từ hoặc sao neutron có từ tính cao.

"Đây là một câu hỏi khá cơ bản về nguồn gốc của vật chất phức tạp trong vũ trụ", Anirudh Patel, tác giả chính của nghiên cứu vừa được công bố trên The Astrophysical Journal Letters và là nghiên cứu sinh tiến sĩ vật lý tại Đại học Columbia ở Thành phố New York, Mỹ cho biết trong một tuyên bố. "Đây là một câu đố thú vị mà thực tế vẫn chưa có lời giải".

Sự kiện va chạm các vì sao tạo ra vàng, bạch kim

Trước đây, quá trình sản xuất vàng trong vũ trụ chỉ liên quan đến sự va chạm của sao neutron. Các nhà thiên văn học đã quan sát một vụ va chạm giữa hai ngôi sao neutron vào năm 2017. Vụ va chạm thảm khốc này đã giải phóng những gợn sóng trong không gian-thời gian, được gọi là sóng hấp dẫn, cũng như ánh sáng từ vụ nổ tia gamma.

Sự kiện va chạm, được gọi là kilonova , cũng tạo ra các nguyên tố nặng như vàng , bạch kim và chì. Kilonova được ví như "nhà máy" vàng trong vũ trụ.

Đồng tác giả nghiên cứu Eric Burns, phó giáo sư và nhà vật lý thiên văn tại Đại học bang Louisiana ở Baton Rouge, cho biết người ta tin rằng hầu hết các vụ sáp nhập sao neutron chỉ xảy ra trong vài tỷ năm trở lại đây.

Nhưng dữ liệu 20 năm trước không thể giải mã được từ kính viễn vọng của NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu cho thấy các vụ bùng phát từ các sao từ hình thành sớm hơn nhiều, trong giai đoạn vũ trụ sơ khai, có thể đã cung cấp một cách khác để tạo ra vàng.

Động đất trên các ngôi sao

Sao neutron là tàn tích của lõi từ các ngôi sao phát nổ và chúng rất đặc đến mức 1 thìa vật chất của ngôi sao sẽ nặng 1 tỷ tấn trên Trái Đất. Sao từ là một loại sao neutron cực kỳ sáng với từ trường cực mạnh.

Các nhà thiên văn học vẫn đang cố gắng tìm hiểu chính xác cách các sao từ hình thành, nhưng họ đưa ra giả thuyết rằng các sao từ đầu tiên có khả năng xuất hiện ngay sau những ngôi sao đầu tiên trong khoảng 200 triệu năm sau khi vũ trụ bắt đầu hay khoảng 13,6 tỷ năm trước. Thỉnh thoảng, các sao từ giải phóng một lượng lớn bức xạ do “động đất sao”.

Trên Trái Đất, động đất xảy ra do lõi nóng chảy của Trái Đất gây ra chuyển động trong lớp vỏ của hành tinh và khi đủ áp lực tích tụ, nó sẽ dẫn đến chuyển động không ổn định hoặc mặt đất rung chuyển dưới chân bạn. Động đất do sao cũng tương tự như vậy.

Chuyển động bên dưới bề mặt tạo ra áp lực lên bề mặt, cuối cùng có thể gây ra động đất sao. Trên các sao từ, các động đất sao này tạo ra các vụ nổ tia X rất ngắn. Giống như trên Trái đất, có những khoảng thời gian mà một ngôi sao nhất định đặc biệt hoạt động, tạo ra hàng trăm hoặc hàng nghìn đợt bùng phát trong vài tuần. Và tương tự như vậy, thỉnh thoảng, một trận động đất đặc biệt mạnh lại xảy ra.

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng cho thấy sao từ giải phóng vật chất trong một đợt bùng phát khổng lồ, nhưng họ không có lời giải thích vật lý nào cho sự phóng ra khối lượng của ngôi sao.

Theo nghiên cứu gần đây của một số đồng tác giả của nghiên cứu mới, bao gồm cố vấn của Patel là Brian Metzger, giáo sư vật lý tại Đại học Columbia và nhà khoa học nghiên cứu cấp cao tại Viện Flatiron ở Thành phố New York, nhiều khả năng các ngọn lửa sẽ nóng lên và đẩy vật liệu vỏ Trái Đất ra với tốc độ cao.

Nhóm nghiên cứu tò mò muốn xem liệu có mối liên hệ nào giữa bức xạ từ các đợt bùng phát sao từ và sự hình thành các nguyên tố nặng hay không. Các nhà khoa học đã tìm kiếm bằng chứng ở bước sóng của ánh sáng khả kiến ​​và tia cực tím.

Patel cho biết kính viễn vọng có thể giúp các nhà thiên văn học tìm kiếm các nguồn nguyên tố nặng tiềm năng khác trên khắp vũ trụ.