Những ngôi sao đen đầu tiên trong vũ trụ sơ khai

Một nghiên cứu mới cho thấy vật chất tối trong vũ trụ sơ sinh của chúng ta đã chiếu những ngôi sao sớm nhất.

Có lẽ những ngôi sao đầu tiên trong vũ trụ sơ sinh không tỏa sáng mà thay vào đó chúng là những “ngôi sao đen” vô hình rộng hơn 400 đến 200.000 lần so với mặt trời, và được hỗ trợ bởi sự hủy diệt của vật chất tối bí ẩn, một nghiên cứu của Đại học Utah kết luận.

Nghiên cứu đã tính toán sự ra đời của những ngôi sao đầu tiên cách đây gần 13 tỷ năm có thể bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của vật chất tối, thứ không nhìn thấy nhưng chưa được xác định, mà các nhà khoa học tin rằng chính nó tạo nên hầu hết vật chất trong vũ trụ.

Nguồn ảnh: Scientific American

Các phát hiện này đã “làm thay đổi mạnh mẽ khung lý thuyết hiện tại về sự hình thành của những ngôi sao đầu tiên”, tác giả nghiên cứu và nhà vật lý thiên văn học Paolo Gondolo, phó giáo sư vật lý tại Đại học Utah nói.

Có thể hình dung rằng các ngôi sao tối khổng lồ có thể tồn tại ngày nay và mặc dù chúng không phát ra ánh sáng khả kiến, nhưng chúng có thể được phát hiện vì thi thoảng vẫn phun ra tia gamma, neutrino và phản vật chất liên kết với các đám mây khí hydro, phân tử lạnh.

“Không có mô phỏng chi tiết, chúng tôi không thể xác định chính xác sự tiến hóa hơn nữa của các ngôi sao tối”, Gondolo nói. “Chúng có thể tồn tại từ vài tháng thậm chí tới 600 triệu năm. Hoặc chúng có thể tồn tại hàng tỷ năm và hiện giờ vẫn còn tồn tại với hình thái bóng tối. Chúng ta phải tìm kiếm chúng.”

Đối với nghiên cứu mới, các nhà vật lý thiên văn đã tính toán vật chất tối sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ và mật độ khí kết tụ với nhau như thế nào để tạo thành những ngôi sao đầu tiên.

Các phát hiện cho thấy các hạt neutino trong vật chất tối tương tác với nhau để chúng “tiêu diệt” lẫn nhau, tạo ra các hạt hạ nguyên tử gọi là quark và các hạt phản vật chất. Chúng tương tác và điều đó tạo ra nhiệt. Khi một đám mây nguyên tử hydro và heli cố gắng làm mát và co lại, vật chất tối sẽ giữ cho nó nóng hơn, ngăn chặn sự hợp nhất từ việc đốt cháy ngôi sao.

Gondolo nói: “Việc sưởi ấm có thể chống lại sự làm mát và vì thế ngôi sao ngừng “nảy mình” trong một thời gian, cuối cùng trở thành một ngôi sao đen tối lạnh lẽo”, Gondolo nói.