“Cosmic CSI: Nhà nghiên cứu xác định dấu vân tay hóa học của những ngôi sao đầu tiên”

Với tất cả các phương tiện di chuyển và kính thiên văn, chúng ta vẫn hầu như chưa chạm tới bề mặt của vũ trụ xung quanh mình. Các nhà thiên văn học liên tục có những khám phá mới khi chúng ta khám phá vũ trụ rộng lớn và không một ngày nào trôi qua mà chúng ta không học được điều gì đó mới về vũ trụ mà chúng ta đang sống. Gần đây, các nhà nghiên cứu sử dụng Kính thiên văn cực lớn (VLT) của Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) đã tạo ra một bước đột phá, tìm kiếm dấu vết do vụ nổ sao đầu tiên của Vũ trụ để lại.

Andrea Saccardi, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đài quan sát Paris – PSL, người đứng đầu nghiên cứu trong luận án thạc sĩ tại Đại học Paris, cho biết: “Lần đầu tiên, chúng tôi có thể xác định các tác động hóa học của vụ nổ sao đầu tiên trong một đám mây khí ở rất xa. Đại học Firenze.

Những ngôi sao đầu tiên hình thành sau Vụ nổ lớn, 13,5 tỷ năm trước, rất khác so với những gì chúng ta thấy ngày nay. Nó chỉ chứa các nguyên tố hóa học đơn giản nhất trong tự nhiên là hydro và heli. Chúng cũng nặng hơn Mặt trời của chúng ta hàng chục hoặc hàng trăm lần và tồn tại trong thời gian ngắn. Ngôi sao nguyên thủy này nhanh chóng chết đi trong một siêu tân tinh mạnh mẽ, lần đầu tiên làm giàu khí xung quanh bằng các nguyên tố nặng hơn. Các thế hệ sao sau này được sinh ra từ khí được làm giàu đó, và đến lượt nó, phát ra các nguyên tố nặng hơn khi chúng cũng chết đi. Nhưng những ngôi sao đầu tiên giờ đã biến mất từ ​​​​lâu, khiến việc tìm hiểu thêm về chúng trở nên khó khăn.

yếu tố vũ trụ

Sử dụng dữ liệu từ VLT, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra ba đám mây khí ở rất xa có dấu vết hóa học khớp với những gì chúng ta mong đợi từ những vụ nổ sao đầu tiên đó.

Tùy thuộc vào khối lượng của ngôi sao và năng lượng vụ nổ của nó, những siêu tân tinh đầu tiên này giải phóng các nguyên tố hóa học khác nhau như carbon, oxy và magie, được tìm thấy ở các lớp bên ngoài của ngôi sao. Nhưng một số vụ nổ này không đủ mạnh để đẩy các nguyên tố nặng hơn như sắt, chỉ được tìm thấy trong lõi của các ngôi sao.

Để tìm dấu hiệu đầu tiên của một ngôi sao phát nổ dưới dạng siêu tân tinh năng lượng thấp, nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm các đám mây khí ở xa nghèo sắt nhưng giàu các nguyên tố khác.

Thành phần hóa học kỳ lạ này cũng đã được quan sát thấy ở nhiều ngôi sao cũ trong Dải Ngân hà, mà các nhà nghiên cứu cho rằng đó là những ngôi sao thế hệ thứ hai được hình thành trực tiếp từ ‘tro tàn’ của những ngôi sao đầu tiên. Nghiên cứu mới này đã tìm thấy loại tro như vậy trong Vũ trụ sơ khai, do đó bổ sung thêm một mảnh ghép còn thiếu cho câu đố này. Phát hiện này mở ra một phương pháp mới để nghiên cứu gián tiếp tính chất của những ngôi sao đầu tiên, bổ sung hoàn toàn cho việc nghiên cứu các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta.

Để phát hiện và nghiên cứu những đám mây khí xa xôi này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các tia sáng được gọi là quasar — ​​những nguồn cực sáng được cung cấp bởi các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của các thiên hà xa xôi. Khi ánh sáng từ quasar truyền qua Vũ trụ, nó đi qua các đám mây khí nơi các nguyên tố hóa học khác nhau để lại dấu vết trên ánh sáng. Để tìm ra những hiệu ứng hóa học này, các nhà nghiên cứu đã phân tích dữ liệu về một số chuẩn tinh được quan sát bằng thiết bị chụp X trên VLT. X-shooter chia ánh sáng thành nhiều bước sóng hoặc màu sắc khác nhau, khiến nó trở thành một công cụ độc đáo để xác định nhiều nguyên tố hóa học khác nhau trong những đám mây xa xôi này.

Nghiên cứu này mở ra các cửa sổ mới cho thế hệ kính viễn vọng và thiết bị tiếp theo, chẳng hạn như Kính thiên văn Rất lớn (ELT) sắp ra mắt của ESO và Máy quang phổ Echelle phân tán cao ArmazoNes có độ phân giải cao (ANDES). Với ANDES tại ELT, các nhà thiên văn học có thể nghiên cứu nhiều đám mây khí hiếm này một cách chi tiết hơn và cuối cùng tiết lộ bản chất bí ẩn của những ngôi sao sớm nhất.