Các máy bay phản lực nổ của siêu tân tinh có thể giải thích tại sao một số ngôi sao dải Ngân hà giàu có một cách bí ẩn về vàng, bạch kim và uranium.
Các nhà nghiên cứu tại Viện Niels Bohr có thể đã giải đáp một bí ẩn về các ngôi sao cổ đại của thiên hà Milky Way bên ngoài. Những ngôi sao này rất giàu các nguyên tố nặng như vàng, bạch kim và urani - những nguyên tố nặng thường thấy trong các thế hệ sao sau này. Các nhà nghiên cứu tin rằng các nguyên tố nặng trong những ngôi sao rất cũ này bắt nguồn từ các tia nước nổ của siêu tân tinh. Các máy bay phản lực siêu tân tinh có thể đã làm phong phú các đám mây khí với các nguyên tố nặng sau này hình thành nên các ngôi sao này.
NGC 4594, một thiên hà xoắn ốc hình đĩa với khoảng 200 tỷ ngôi sao. Dải Ngân hà là một thiên hà xoắn ốc, giống như NGC 4594. Trên và dưới mặt phẳng thiên hà của cả NGC 4594 và Dải Ngân hà, có một quầng sáng bao gồm các ngôi sao cũ có niên đại từ thiên hà thời thơ ấu hàng tỷ năm trước. Về nguyên tắc, tất cả các ngôi sao quầng phải nguyên thủy và nghèo nàn trong các nguyên tố nặng như vàng, bạch kim và uranium. Nhưng họ thì không. Nghiên cứu mới cho thấy lời giải thích có thể nằm ở những tia nước dữ dội từ vụ nổ sao khổng lồ. Tín dụng hình ảnh: ESO
Nhóm nghiên cứu đã quan sát 17 ngôi sao trên bầu trời phía bắc bằng kính viễn vọng Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) và với Kính viễn vọng quang học Bắc Âu (KHÔNG). Kết quả nghiên cứu đã được công bố trong Tạp chí Vật lý thiên văn vào ngày 14 tháng 11 năm 2011.
17 ngôi sao trong nghiên cứu là những ngôi sao nhỏ, nhẹ, sống lâu hơn những ngôi sao lớn. Chúng không đốt cháy hydro lâu hơn mà phồng lên thành những người khổng lồ đỏ, sau này sẽ nguội đi và trở thành những người lùn trắng. Hình ảnh này cho thấy CS 31082-001. Qua Viện Niels Bohr
Ngay sau Vụ nổ lớn, vũ trụ được cho là đã bị chi phối bởi vật chất tối bí ẩn cùng với các nguyên tố ánh sáng hydro và heli. Khi vật chất tối và khí bao gồm hydro và heli kết tụ với nhau thông qua trọng lực riêng của chúng, chúng tạo thành những ngôi sao đầu tiên.
Trong phần bên trong thiêu đốt của những ngôi sao này, phản ứng tổng hợp nhiệt hạch của hydro và heli đã hình thành các nguyên tố nặng đầu tiên như carbon, nitơ và oxy. Quá trình hợp nhất này là thứ cho phép tất cả các ngôi sao tỏa sáng, và sự tích tụ của các nguyên tố nặng hơn từ những vật nhẹ hơn là thứ mang lại cho chúng ta nhiều vật chất khác nhau xung quanh chúng ta trên Trái đất và trong không gian ngày nay. Trong vòng vài trăm triệu năm kể từ khi vũ trụ sinh ra, tất cả các yếu tố được biết đến được cho là đã hình thành - nhưng chỉ với số lượng nhỏ. Do đó, những ngôi sao sớm nhất chỉ chứa một phần nghìn các nguyên tố nặng được thấy ngày nay trong các ngôi sao thế hệ sau, giống như mặt trời của chúng ta.
Mỗi khi một ngôi sao khổng lồ bốc cháy và chết trong một vụ nổ dữ dội được gọi là siêu tân tinh, nó lại phun ra các nguyên tố nặng mới hình thành ngoài vũ trụ. Các nguyên tố nặng trở thành một phần của những đám mây khí khổng lồ, cuối cùng co lại và cuối cùng sụp đổ để tạo thành những ngôi sao mới. Theo cách này, các thế hệ sao mới trở nên giàu có hơn trong các yếu tố nặng.
Dải ngân hà của chúng ta, nhìn từ bên trong. Tín dụng hình ảnh: Steve Jurvetson
Do đó, thật đáng ngạc nhiên khi tìm thấy các ngôi sao từ vũ trụ sơ khai tương đối giàu các nguyên tố nặng nhất. Nhưng chúng tồn tại - ngay cả trong thiên hà của chúng ta, Dải Ngân hà.
Terese Hansen, thuộc Viện Niels Bohr tại Đại học Copenhagen, cho biết:
Ở các phần bên ngoài của Dải Ngân hà có những hóa thạch sao cũ từ thời thiên hà của chúng ta. Những ngôi sao cũ này nằm trong một quầng sáng bên trên và bên dưới đĩa phẳng galaxy galaxy. Trong một tỷ lệ phần trăm nhỏ - Khoảng 1-2 phần trăm của những ngôi sao nguyên thủy này - bạn tìm thấy số lượng bất thường của các nguyên tố nặng nhất so với sắt và các nguyên tố nặng ’bình thường khác.
Hansen cho biết có hai giả thuyết có thể giải thích cho những ngôi sao đầu tiên quá liều của các nguyên tố nặng. Một giả thuyết cho rằng những ngôi sao này đều là những hệ sao nhị phân gần gũi, trong đó một ngôi sao đã phát nổ như một siêu tân tinh và đã phủ lên ngôi sao đồng hành của nó một lớp mỏng bằng vàng, bạch kim, urani mới được tạo ra.
Giả thuyết khác là siêu tân tinh sớm có thể bắn các nguyên tố nặng ra trong các máy bay phản lực theo các hướng khác nhau, vì vậy những nguyên tố này sẽ được tích hợp vào một số đám mây khí khuếch tán tạo thành một số ngôi sao mà chúng ta thấy ngày nay trong quầng thiên hà.
Cô ấy nói:
Những quan sát của tôi về chuyển động của các ngôi sao cho thấy phần lớn trong số 17 ngôi sao giàu nguyên tố nặng trên thực tế là độc thân. Chỉ có ba (20 phần trăm) thuộc về các hệ sao nhị phân. Điều này là hoàn toàn bình thường; 20 phần trăm của tất cả các ngôi sao thuộc hệ sao nhị phân. Vì vậy, lý thuyết về ngôi sao lân cận mạ vàng không thể là lời giải thích chung. Lý do tại sao một số ngôi sao cũ trở nên giàu có một cách bất thường trong các nguyên tố nặng phải là do siêu tân tinh phát nổ đã gửi các máy bay phản lực ra ngoài vũ trụ. Trong vụ nổ siêu tân tinh, các nguyên tố nặng như vàng, bạch kim và urani được hình thành và khi các tia nước chạm vào các đám mây khí xung quanh, chúng sẽ được làm giàu với các nguyên tố và tạo thành các ngôi sao rất giàu các nguyên tố nặng.
Tóm lại: Một nghiên cứu của Viện Niels Bohr được công bố trong Tạp chí Vật lý thiên văn vào ngày 14 tháng 11 năm 2011 cho thấy các ngôi sao cổ trong quầng sáng bên ngoài của thiên hà Milky Way của chúng ta - vốn giàu bất thường các nguyên tố nặng như vàng, bạch kim và uranium - có thể là kết quả từ các tia siêu tân tinh nổ. Trong kịch bản này, các máy bay phản lực siêu tân tinh sẽ làm giàu các đám mây khí với các nguyên tố nặng sau này hình thành nên các ngôi sao này.