Phát hiện mới hé lộ nơi từng tạo ra vàng, bạch kim và uranium

Đây là kết luận được một nhóm nhà khoa học Trung Quốc và Mỹ đưa ra trong nghiên cứu đăng trên máy chủ tiền công bố arXiv. Công trình hiện chưa trải qua phản biện khoa học, vì vậy giả thuyết vẫn cần thêm dữ liệu để xác nhận.

Nhóm nghiên cứu, gồm các nhà khoa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Đại học Notre Dame của Mỹ, cho rằng vụ va chạm có thể xảy ra chưa đầy 1.000 năm trước.

Nếu đúng, đây sẽ là tàn tích đầu tiên từng được xác định của một vụ hợp nhất sao neutron ngay trong Dải Ngân hà.

Vụ nổ từng có thể sáng như sao Mộc

Sao neutron là phần lõi còn lại sau khi một ngôi sao lớn kết thúc vòng đời. Chúng có mật độ cực cao, đến mức chỉ một thìa vật chất từ sao neutron có thể nặng khoảng 1 tỷ tấn.

Khi 2 sao neutron quay quanh nhau và cuối cùng va chạm, chúng tạo ra một trong những sự kiện dữ dội nhất trong vũ trụ.

Theo nhóm nghiên cứu, vụ va chạm nghi ngờ lần này có thể từng sáng tới mức tương đương sao Mộc khi quan sát từ Trái Đất.

Sau cú va chạm, một lượng lớn neutron được giải phóng. Các nguyên tử nhanh chóng hấp thụ số neutron này, tạo nên những nguyên tố rất nặng như vàng, bạch kim và uranium.

Phần vật chất còn lại sau vụ nổ nhiều khả năng tiếp tục sụp đổ và hình thành một lỗ đen.

Các nhà khoa học gọi những sự kiện như vậy là một trong những “nhà máy” sản xuất nguyên tố nặng của vũ trụ.

Vì sao không được ghi chép?

Điểm gây chú ý là nếu sự kiện xảy ra trong khoảng 1.000 năm trở lại đây, nó rơi vào giai đoạn mà nhiều nền văn minh đã có hệ thống quan sát bầu trời khá chi tiết.

Các nhà thiên văn Trung Quốc từ thời nhà Tống nổi tiếng với việc ghi chép những hiện tượng bất thường trên bầu trời. Năm 1054, họ từng mô tả một “khách tinh”, sau này được xác định là vụ nổ siêu tân tinh tạo nên Tinh vân Con Cua.

Tuy nhiên, điều gây tò mò là không có ghi chép lịch sử nào được biết đến về sự kiện này.

Các nhà khoa học cho rằng điều này có thể được giải thích bởi 2 yếu tố.

Thứ nhất, ánh sáng cực mạnh từ vụ va chạm có lẽ chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn, có thể mờ đi chỉ sau vài ngày.

Thứ hai, vị trí của sự kiện nằm khá xa về phía nam trên bầu trời, khiến nó khó quan sát từ Trung Quốc, Nhật Bản, châu Âu và nhiều khu vực vốn có truyền thống ghi chép thiên văn vào thời điểm đó.

Dù đủ sáng để nhìn thấy bằng mắt thường trong điều kiện thuận lợi, vị trí không thuận lợi có thể khiến sự kiện bị bỏ sót.

Không gây nguy hiểm cho Trái Đất

Một vụ hợp nhất sao neutron có thể tạo ra lượng bức xạ năng lượng cao rất lớn, nhưng nhóm nghiên cứu cho rằng sự kiện này không đe dọa sự sống trên Trái Đất.

Một nghiên cứu công bố năm 2024 cho thấy một vụ va chạm tương tự phải xảy ra trong phạm vi khoảng 36 năm ánh sáng mới có khả năng gây nguy hiểm đáng kể.

Nguồn phát sáng lần này được cho là cách Trái Đất hàng nghìn năm ánh sáng, xa hơn rất nhiều ngưỡng rủi ro đó.

Những vụ hợp nhất sao neutron cũng cực kỳ hiếm. Trong một thiên hà như Dải Ngân hà, chúng được cho là chỉ xảy ra khoảng một lần trong hàng chục nghìn năm.

Nguồn tia gamma bí ẩn ngoài đĩa Ngân hà

Nguồn phát sáng này ban đầu được phát hiện bởi hệ thống kính thiên văn tia gamma HESS tại Namibia và đã khiến giới thiên văn tranh luận trong nhiều năm.

Phần lớn những nguồn phát tia gamma năng lượng cao trong Dải Ngân hà nằm gần mặt phẳng của đĩa thiên hà, nơi các ngôi sao thường hình thành và chết đi.

Nguồn này lại nằm khá xa phía dưới mặt phẳng đó.

Trước đây, giới khoa học từng đưa ra 2 khả năng chính: nguồn phát có thể đến từ một pulsar, tức sao neutron quay rất nhanh, hoặc từ phần còn lại của một vụ nổ siêu tân tinh thông thường.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu không tìm thấy pulsar phù hợp ở gần đó. Họ cũng không quan sát được lớp vỏ khí hình cầu thường xuất hiện sau một vụ nổ siêu tân tinh.

Giả thuyết va chạm sao neutron vì thế có thể giải thích được sự bất thường về vị trí.

Khi sao neutron hình thành từ các vụ nổ sao, lực phát sinh có thể đẩy cả hệ sao đôi ra khỏi khu vực đông đúc của đĩa Ngân hà.

Sau đó, cặp sao neutron có thể tiếp tục chuyển động trong hàng triệu năm trước khi quỹ đạo co lại và cuối cùng lao vào nhau tại một vị trí rất xa nơi chúng ra đời.

Cơ chế này có thể giải thích tại sao tàn tích nghi ngờ nằm ở vị trí bất thường so với phần lớn nguồn tia gamma trong thiên hà.

Có thể kiểm chứng bằng dấu vết của vàng và uranium

Nhóm nghiên cứu cho rằng giả thuyết này hoàn toàn có thể được kiểm nghiệm.

Các nguyên tố nặng hình thành trong vụ va chạm, như vàng, bạch kim và uranium, bao gồm nhiều đồng vị phóng xạ. Khi chúng phân rã theo thời gian, chúng vẫn có thể phát ra lượng tia gamma rất yếu.

Các kính thiên văn hiện tại chưa đủ nhạy để phát hiện tín hiệu này, nhưng thế hệ thiết bị mới trong tương lai có thể làm được.

Một trong những dự án được nhắc đến là MeV Gamma Ray Observatory, kính thiên văn không gian tia gamma mà Trung Quốc đang đề xuất phát triển.

Ngoài ra, các nhà thiên văn có thể tìm kiếm “tiếng vọng ánh sáng” từ vụ nổ ban đầu. Ánh sáng từ sự kiện có thể bị bụi trong không gian phản xạ và chỉ tới Trái Đất sau hàng trăm hoặc hàng nghìn năm.

Những kính thiên văn lớn ở Nam bán cầu, trong đó có Đài quan sát Vera C. Rubin tại Chile, được kỳ vọng có khả năng phát hiện những tín hiệu như vậy.

Nếu thành công, giới thiên văn không chỉ xác nhận được nguồn gốc của vùng sáng bí ẩn, mà còn có thêm bằng chứng trực tiếp về cách những kim loại quý như vàng và bạch kim được tạo ra trong vũ trụ.