Manh mối về ánh sáng đầu tiên của vũ trụ

[goodidea]

Nhiều tỉ năm trước, vũ trụ chìm trong bóng tối, cho đến khi những ngôi sao đầu tiên bắt đầu xuất hiện, không gian mới trở nên trong suốt và ánh sáng lan tỏa khắp nơi.


Các ngôi sao ở thiên hà lùn Pictor II

Ảnh: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA

Thế nhưng cho đến nay, chưa có ngôi sao nào thuộc thế hệ đầu tiên của vũ trụ từng được phát hiện. Chúng được gọi chung là sao Population III.

Giờ đây, các nhà thiên văn đã phát hiện được đại diện của nhóm sao được cho hình thành ngay sau thế hệ sao đã làm thay đổi vũ trụ, theo báo cáo trên chuyên san Nature Astronomy.

Nhóm sao này được gọi là sao Population II, và vô cùng hiếm. Ngôi sao vừa tìm được có tên PicII-503 đặc biệt gây chú ý do là thiên thể nghèo sắt nhất từng được ghi nhận bên ngoài Dải Ngân Hà. Nó thuộc về một thiên hà lùn cổ đại có niên đại hơn 10 tỉ năm.

Lần theo dấu vết từ sao siêu hiếm
Trưởng nhóm nghiên cứu, tiến sĩ Anirudh Chiti của Đại học Stanford (Mỹ) nhận định nhóm ông cho đến gần đây chưa bao giờ dám mơ đến khả năng phát hiện được một ngôi sao còn lưu giữ rõ ràng dấu vết của các nguyên tố nặng từ những ngôi sao đầu tiên. Nguyên nhân là chúng hiếm ở mức độ không tưởng.

"Với hàm lượng sắt thấp nhất từng được tìm thấy trong bất kỳ thiên hà lùn siêu mờ, PicII-503 mở ra cánh cửa giúp nhân loại nghiên cứu quá trình hình thành những nguyên tố đầu tiên trong vũ trụ sơ khai", tiến sĩ Chiti cho biết.

Vũ trụ không có lõi, nên trong trường hợp những ngôi sao đầu tiên của vũ trụ vẫn còn ngoài kia, chúng phân bổ khá đồng đều xuyên suốt không gian và thời gian.

Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng nhóm sao Population III phải lớn hơn nhiều lần so với bất kỳ ngôi sao nào hiện tại. Chúng cũng có tuổi thọ ngắn ngủi, và trong quá trình này tạo ra các nguyên tố nặng như sắt trong lõi.

Khi cạn nhiên liệu, sao Population III kết thúc cuộc đời trong những vụ nổ khủng khiếp, phát tán các nguyên tố nặng vào không gian. Những vụ nổ này cũng đóng vai trò là các lò luyện để tiếp tục tạo ra các nguyên tố còn nặng hơn sắt.

Các nguyên tố nặng, được gọi chung là "kim loại", sau đó góp phần hình thành nên thế hệ sao tiếp theo. Đó là lý do các sao càng trẻ thì hàm lượng kim loại càng cao; ngược lại, sao càng cổ xưa thì càng "nghèo kim loại".

"Mổ xẻ" sao PicII-503
PicII-503 là sao cách trái đất khoảng 150.000 năm ánh sáng, bên trong thiên hà lùn Pictor II. Pictor II được mô tả là thiên hà hóa thạch, trong đó toàn bộ sao đều vô cùng cổ xưa. Điều đó cho phép thiên hà là nơi lý tưởng để tìm kiếm các sao có thể hình thành từ nhóm Population III.

Trong quá trình tìm kiếm, đội ngũ của tiến sĩ Chiti phát hiện PicII-503. Theo kết quả phân tích, ngôi sao có lượng sắt ít hơn mặt trời khoảng 43.000 lần và lượng canxi thấp hơn khoảng 160.000 lần. Ngược lại, hàm lượng carbon lại cao bất thường, gấp khoảng 3.000 lần so với hai nguyên tố trên.

Những gì quan sát được cho phép các nhà nghiên cứu kết luận PicII-503 phù hợp nhất cho những hiểu biết của con người về vũ trụ nếu nó là một sao Population II.

Họ cho rằng ngôi sao hình thành từ mây khí làm giàu từ những ngôi sao đầu tiên của vũ trụ, cũng là cội nguồn cho ánh sáng đầu tiên.

VietBF@sưu tập