Phát hiện lõi siêu tân tinh chứa silic và lưu huỳnh

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do các nhà khoa học đến từ Viện Khoa học Weizmann (Israel) và Đại học Northwestern (Mỹ) dẫn đầu đã phát hiện lõi của một siêu tân tinh - một ngôi sao khổng lồ phát nổ - chứa nhiều nguyên tố nặng như silic, lưu huỳnh và argon.

Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học quan sát trực tiếp được cấu trúc này trước khi vụ nổ diễn ra.

Ngôi sao có tên SN2021yfj đã bất ngờ mất đi các lớp bên ngoài, để lộ phần lõi rực cháy ở trung tâm - được cho là “trái tim” của ngôi sao - trước khi phát nổ.

Giáo sư Avishay Gal-Yam, Trưởng nhóm vật lý thiên văn thực nghiệm tại Viện Weizmann, cho biết: "Giờ đây chúng tôi đã có bằng chứng cho thấy các nguyên tố nặng tồn tại bên trong các ngôi sao. Chúng ta biết Mặt Trời chủ yếu chứa hydro và từng giả thuyết rằng các ngôi sao có chứa các nguyên tố nặng hơn. Nhưng đây là lần đầu tiên chúng tôi chứng minh được điều đó."

Ngoài Giáo sư Gal-Yam, nghiên cứu còn có sự tham gia của Tiến sỹ Ofer Yaron - chuyên gia hàng đầu về cơ sở dữ liệu siêu tân tinh tại Viện Weizmann - và Tiến sỹ Steve Schulze, tác giả chính của công trình, hiện là nhà nghiên cứu tại Đại học Northwestern (trước đây là thành viên nhóm của Gal-Yam). Nhóm nghiên cứu cũng bao gồm các nhà khoa học đến từ Pháp, Italy, Trung Quốc và Ireland.

Ngôi sao SN2021yfj được phát hiện lần đầu vào tháng 9/2021 thông qua Đài quan sát Zwicky Transient Facility tại California (Mỹ), sử dụng một camera góc rộng để quét toàn bộ bầu trời đêm.

Tiến sỹ Schulze phát hiện một tia sáng bất thường tại một vùng hình thành sao cách Trái Đất 2,2 tỷ năm ánh sáng.

Do muốn xác định rõ thành phần nguyên tố, nhóm nghiên cứu tìm cách thu thập phổ ánh sáng - kỹ thuật phân tích ánh sáng để xác định các nguyên tố có mặt trong vụ nổ.

Tuy nhiên, do điều kiện thời tiết và thiếu thiết bị quan sát phù hợp, phải mất một thời gian nhóm mới thu được dữ liệu phổ từ một đồng nghiệp tại Đại học California, Berkeley.

Ngay sau khi nhận dữ liệu, Giáo sư Gal-Yam đã xác định được sự hiện diện của silic, lưu huỳnh và argon - điều chưa từng được ghi nhận trước đây.

Thông thường, siêu tân tinh hình thành khi một ngôi sao khổng lồ đến giai đoạn cuối đời sẽ sụp đổ do trọng lực của chính nó, gây ra một vụ nổ mạnh mẽ và phát ra ánh sáng kéo dài trong nhiều tuần.

Trước đây, các ngôi sao bị "tước lớp" (stripped stars) thường được quan sát thấy chỉ để lộ lớp heli hoặc carbon và oxy sau khi mất đi vỏ hydro bên ngoài.

Tuy nhiên, SN2021yfj đã mất đi nhiều lớp hơn, giúp các nhà khoa học quan sát sâu hơn vào lõi và phát hiện ra các nguyên tố nặng chưa từng được ghi nhận ở giai đoạn trước vụ nổ.

Tiến sỹ Schulze cho biết: "Ngôi sao này đã mất phần lớn vật chất mà nó tạo ra trong suốt vòng đời. Chúng tôi chỉ có thể quan sát được phần vật chất hình thành trong vài tháng trước khi nó phát nổ. Chắc chắn phải có một biến động dữ dội nào đó đã xảy ra."

Các nhà khoa học giả thuyết rằng vụ nổ siêu tân tinh có thể đã bị ảnh hưởng bởi một ngôi sao đồng hành, một vụ phun trào tiền siêu tân tinh, hoặc thậm chí là những cơn gió sao bất thường mạnh mẽ.

Giáo sư Gal-Yam nhấn mạnh: "Việc nhìn sâu vào lõi của một ngôi sao khổng lồ mở rộng hiểu biết khoa học của chúng ta về nguồn gốc các nguyên tố nặng. Mỗi nguyên tử trong cơ thể chúng ta và trong thế giới quanh ta đều được hình thành ở đâu đó trong vũ trụ. Chúng trải qua vô số biến đổi trong hàng tỷ năm trước khi có mặt ở đây, nên việc truy vết nguồn gốc và quá trình tạo thành chúng là một thách thức lớn."

Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Gal-Yam cho biết sẽ tiếp tục theo đuổi các nghiên cứu nhằm khám phá thêm về cách các nguyên tố hình thành trong vũ trụ./.

(Vietnam+)