Siêu tân tinh nghèo kim loại tiết lộ quá khứ của vũ trụ

Siêu tân tinh hiếm hoi này được đặt tên là 2023ufx. Nó bắt nguồn từ vụ sụp đổ lõi của một ngôi sao siêu khổng lồ màu đỏ, phát nổ ở vùng ngoại biên của một thiên hà lùn gần đó. Các kết quả từ nghiên cứu cho thấy cả siêu tân tinh này và thiên hà nơi nó xuất hiện đều nghèokim loại. Điều này có nghĩa là chúng thiếu nhiều nguyên tố nặng hơn như hydro hoặc heli.

Kim loại sinh ra trong các vụ nổ siêu tân tinh cung cấp thông tin về đặc tính của chúng, bao gồm các ngôi sao sẽ tiến hóa và chết đi như thế nào. Vì thế, việc tìm hiểu về quá trình hình thành của các kim loạicó thể đem lại cho giới thiên văn học nhiều thông tin hơn về trạng thái của vũ trụ thuở sơ khai, nhất là vì cơ bản không có kim loại tồn tại trong thời điểm vũ trụ ra đời.

Nhờ các thiên hà lùn, giới thiên văn học biết rằng, mặc dù các thiên hà đầu tiên rất nghèo kim loại, nhưng tất cả các thiên hà lớn, sáng gần Dải Ngân hà đều có đủ thời gian để các ngôi sao phát nổ và tăng lượng kim loại.

Lượng kim loại mà một siêu tân tinh có cũng ảnh hưởng đến số lượng phản ứng hạt nhân có thể xảy ra, hoặc vụ nổ sáng trong bao lâu. Đây là một trong những lý do khiến nhiều ngôi sao có khối lượng thấp đôi khi cũng có nguy cơ sụp đổ thành hố đen.

Sự kiện mà nhóm nghiên cứu quan sát được là vụ nổ siêu tân tinh thứ hai nghèo kim loại, và điều bất thường nhất ở đây là vị trí của nó so với Dải Ngân hà.

Thông thường, dù phát hiện siêu tân tinh nghèo kim loại thì các nhà khoa học cũng khó lòng quan sát từ thiên hà của chúng ta vì chúng ở quá xa. Ngày nay, nhờ sự ra đời của các thiết bị mạnh hơn như Kính thiên văn Không gian James Webb của NASA, việc phát hiện những thiên hà nghèo kim loại ở xa đã trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.

Những quan sát mới về siêu tân tinh 2023ufx cho thấy nhiều đặc tính và hành vi của nó khác biệt rõ rệt với các siêu tân tinh khác trong các thiên hà lân cận.

Chẳng hạn, độ phát sáng của siêu tân tinh này ổn định trong khoảng 20 ngày trước khi giảm xuống, trong khi thời gian phát sáng của các siêu tân tinh giàu kim loại thường kéo dài khoảng 100 ngày. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng một lượng lớn vật liệu chuyển động nhanh đã bị đẩy ra trong vụ nổ siêu tân tinh 2023ufx, chứng tỏ ngôi sao đã quay rất nhanh khi phát nổ.

Kết quả này gợi ý rằng các ngôi sao nghèo kim loại quay nhanh hẳn đã tương đối phổ biến trong vũ trụ ban sơ. Giả thuyết của nhóm nghiên cứu là siêu tân tinh có khả năng có gió sao - các luồng hạt phát ra từ bầu khí quyển của ngôi sao - yếu, khiến nó tích tụ và giải phóng nhiều năng lượng như vậy.

Nhìn chung, các quan sát từ nghiên cứu đặt nền tảng cho giới thiên văn học nghiên cứu sâu hơn về các ngôi sao nghèo kim loại tồn tại trong các môi trường vũ trụ khác nhau, thậm chí có thể giúp một số nhà lý thuyết mô hình hóa chính xác hơn về cách các siêu tân tinh hoạt động trong vũ trụ sơ khai.

Nghiên cứu được đăng trên The Astrophysical Journal.