Nguồn gốc vàng trong vũ trụ từ đâu?

Các nhà khoa học đã đề xuất những vụ va chạm hai sao neutron có thể đã lấp đầy Hệ Mặt trời của chúng ta bằng vàng, nhưng nghiên cứu mới đã đặt dấu hỏi về quan điểm này.

Vấn đề được giới nghiên cứu lâu nay vẫn tranh luận ở chỗ vàng là một nguyên tố, có nghĩa là không thể tạo ra nó thông qua các phản ứng hóa học thông thường.

Để tạo ra vàng, phải liên kết 79 proton và 118 neutron với nhau để tạo thành một hạt nhân nguyên tử. Đó là một phản ứng tổng hợp hạt nhân phức tạp. Nhưng sự hợp nhất mãnh liệt như vậy không xảy ra đủ thường xuyên để tạo ra một kho vàng khổng lồ mà chúng ta tìm thấy trên Trái đất và các nơi khác trong Hệ Mặt trời.

Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã đề xuất một lý thuyết phổ biến nhất của vàng đó là kết quả sự va chạm giữa các sao neutron. Tuy nhiên, lý thuyết này cũng chưa thể giải thích được sự phong phú của vàng. Vậy vàng đến từ đâu?

Có một số khả năng khác được các nhà khoa học quan tâm bao gồm các siêu tân tinh cường độ cao. Thật không may, ngay cả những hiện tượng kỳ lạ như vậy cũng không thể giải thích được vũ trụ cục bộ nổ ra như thế nào.

Va chạm sao neutron được cho tạo ra vàng bằng cách đập nhanh các proton và neutron vào nhau thành hạt nhân nguyên tử, sau đó phun ra các hạt nhân nặng mới liên kết đó trong không gian.

Theo Chiaki Kobayashi, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Hertfordshire, Vương quốc Anh, các siêu tân tinh thông thường không thể giải thích được nguồn gốc của rất nhiều vàng trong vũ trụ vì những ngôi sao đủ lớn để nung chảy vàng. Trong một siêu tân tinh thông thường, vàng đó bị hút vào lỗ đen.

“Vậy còn những siêu tân tinh sao lật? Loại vụ nổ sao này còn được gọi là siêu tân tinh quay từ tính, là một siêu tân tinh rất hiếm, quay rất nhanh”, Kobayashi cho biết.

Trong quá trình siêu tân tinh quay từ tính, một ngôi sao sắp chết quay rất nhanh và bị bao bọc bởi từ trường mạnh đến nỗi nó tự quay bên trong khi phát nổ. Khi nó chết đi, ngôi sao bắn các tia vật chất nóng màu trắng vào không gian. Bởi vì ngôi sao đã bị quay từ trong ra ngoài, các phản lực của nó chứa đầy hạt nhân vàng. Những ngôi sao kết hợp vàng rất hiếm. Những ngôi sao nung chảy vàng sau đó phun ra không gian như thế lại càng hiếm hơn.

Nhưng ngay cả các ngôi sao neutron cộng với các siêu tân tinh quay từ tính cùng nhau cũng không thể giải thích được nguồn vàng của Trái đất.

“Có hai giai đoạn cho câu hỏi này. Một là các sao neutron sáp nhập không đủ. Thứ hai, ngay cả với nguồn thứ hai, chúng tôi vẫn không thể giải thích được lượng vàng quan sát được”, Chiaki Kobayashi giải thích.

Các nghiên cứu trước đây đã đúng khi cho rằng các vụ va chạm sao neutron giải phóng một cơn mưa vàng. Nhưng những nghiên cứu đó không giải thích được sự hiếm hoi của những vụ va chạm đó. Thật khó để ước tính chính xác tần suất các sao neutron nhỏ vì bản thân chúng là tàn tích cực dày đặc của các siêu tân tinh cổ đại đập vào nhau. Nhưng nó chắc chắn không phổ biến lắm. Các nhà khoa học chỉ thấy nó xảy ra một lần.

Ian Roederer, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Michigan, cho biết: “Báo cáo nghiên cứu mới này không phải là lần đầu tiên cho rằng các vụ va chạm sao neutron không đủ để giải thích sự phong phú của vàng. Tuy nhiên, nghiên cứu đã có tham chiếu đến 341 ấn phẩm khác, nhiều gấp ba lần so với các bài báo điển hình trên Tạp chí Vật lý thiên văn ngày nay. Việc tập hợp tất cả dữ liệu đó lại với nhau theo một cách hữu ích tương đương với một nỗ lực tuyệt vời.

Sử dụng cách tiếp cận này, các tác giả có thể giải thích sự hình thành của các nguyên tử nhẹ như carbon-12 và nặng như uranium-238. Đó là một phạm vi ấn tượng bao gồm các yếu tố thường bị bỏ qua trong các loại nghiên cứu này.

Nhưng nguồn gốc của vàng vẫn là một bí ẩn. Kobayashi nói rằng có một thứ gì đó ngoài kia mà các nhà khoa học chưa biết chắc đang tạo ra vàng. Hoặc có thể các vụ va chạm của sao neutron tạo ra nhiều vàng hơn so với các mô hình hiện có cho thấy. Trong cả hai trường hợp, các nhà vật lý thiên văn vẫn còn rất nhiều việc phải làm trước khi họ có thể giải thích chính xác.