Nguồn gốc của 50% canxi trong vũ trụ

Một nửa số canxi trong vũ trụ, tính cả trong răng và xương của chúng ta, được tạo nên từ “hơi thở cuối cùng” của những ngôi sao sắp chết.

Loại nổ sao được gọi là “siêu tân tinh giàu canxi” này đặc biệt hiếm và khó nắm bắt . Hơn một năm qua, các nhà thiên văn học đã mất rất nhiều công sức để tìm kiếm và nghiên cứu , nhằm giải mã bản chất và cơ chế tạo thành canxi của chúng.

Trong một nghiên cứu mới do Đại học Northwestern của Mỹ dẫn đầu, các nhà khoa học đã lần đầu tiên kiểm tra các siêu tân tinh giàu canxi bằng ảnh chụp tia X, cung cấp cái nhìn chưa từng thấy về các ngôi sao đang chết.

Mô phỏng một vụ nổ siêu tân tinh giàu canxi. Đồ họa: Aaron M. Geller.

Khám phá mới tiết lộ bản chất của siêu tân tinh giàu canxi là những ngôi sao nhỏ tỏa khí ra xung quanh trong giai đoạn cuối cùng của vòng đời. Khi phát nổ, vật chất của ngôi sao va chạm với lớp khí lỏng lẻo ở phía ngoài và phát ra tia X sáng chói. Sự kiện khiến nhiệt độ và áp suất tăng vọt, dẫn đến các phản ứng hóa học tạo thành canxi.

Mặc dù hiếm, những vụ nổ như vậy đóng góp tới 50% canxi trong vũ trụ. Trong khi các ngôi sao điển hình chỉ tạo ra một lượng nhỏ canxi thông qua quá trình đốt cháy helium trong suốt vòng đời, siêu tân tinh giàu canxi giải phóng một lượng lớn nguyên tố này chỉ trong vài giây.

Bằng cách quan sát tia X phát ra từ ngôi sao trong tháng cuối cùng của vòng đời, các nhà khoa học đã nhìn vào một nơi chưa bao giờ được khám phá trước đó, mở ra con đường nghiên cứu mới về sự kiện bí ẩn này.

“Trước đây, chúng tôi đã có những suy đoán về những gì có thể hoặc không thể xảy ra ở các siêu tân tinh giàu canxi. Bây giờ, chúng tôi có thể tự tin loại trừ một số khả năng”, Raffaella Margutti, trợ lý giáo sư vật lý và thiên văn học tại Đại học Northwestern, tác giả chính của nghiên cứu cho biết.

Sự kiện siêu tân tinh giàu canxi lần đầu tiên được quan sát thấy vào ngày 28/4/2019. Nhà thiên văn học nghiệp dư Joel Shepherd đã tình cờ phát hiện vụ nổ – có tên SN2019ehk – trong lúc quan sát thiên hà xoắn ốc Messier 100 cách xa 55 triệu năm ánh sáng bằng kính viễn vọng mới.

Vị trí của SN2019ehk trong thiên hà Messier 100. Ảnh: Kính viễn vọng không gian Hubble.

Ngay sau khi biết đến sự tồn tại của một siêu tân tinh tiềm năng bên trong Messier 100, một dự án hợp tác toàn cầu đã được kích hoạt với sự tham gia của gần 70 nhà thiên văn học cấp cao từ 15 quốc gia.

Dựa trên các quan sát từ hệ thống kính thiên văn hàng đầu thế giới như vệ tinh Swift của NASA, Đài thiên văn WM Keck ở Hawaii và Đài thiên văn Lick ở California, Mỹ, các nhà khoa học nhấn mạnh rằng vụ nổ SN2019ehk là sự kiện vật lý thiên văn đơn lẻ giải phóng nhiều canxi nhất từng được biết đến.

Chi tiết nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Astrophysical Journal hôm 5/8.