Phát hiện nghĩa địa của các ngôi sao đã chết trong Dải Ngân hà

Hình ảnh qua kính viễn vọng không gian Spitzer về trung tâm Dải Ngân hà, nơi các hố đen cổ đại và các ngôi sao chết trú ngụ. (Nguồn: livescience.com)

Trong lịch sử dài 13,6 tỷ năm của Dải Ngân hà, hàng tỷ ngôi sao đã hình thành, lớn lên và cuối cùng chết đi trong những vụ nổ siêu tân tinh ngoạn mục. Vấn đề là tất cả xác chết của những ngôi sao đó đang nằm ở đâu?

Trong nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia Anh, các nhà thiên văn học đã tìm kiếm dấu vết của những ngôi sao đã chết từ lâu. Thông qua việc sử dụng kỹ thuật mô phỏng trên máy tính, nhóm nghiên cứu đã lập mô hình vị trí ban đầu của hàng triệu ngôi sao trong Dải Ngân hà sơ khai (rất lâu trước khi các nhánh xoắn ốc mang tính biểu tượng của nó phát triển).

Sau đó họ nhấn vào nút "tua nhanh," để cho thấy sau các vụ nổ siêu tân tinh (supernova), tàn tích của các ngôi sao đã dạt đi đâu trong vũ trụ.

Bản đồ kết quả cho thấy một "nghĩa trang trong không gian" gồm rất nhiều lỗ đen và sao neutron (hai dạng tàn tích của sao), ẩn náu ở mọi ngóc ngách của Dải Ngân hà và xa hơn nữa.

Theo các nhà khoa học, "nghĩa trang" này trải dài trên một khu vực lớn gấp 3 lần chiều cao của chính Dải Ngân hà. Khoảng 1/3 số ngôi sao đã chết của Dải Ngân hà bị bay vào sâu trong không gian, do lực tác động từ chính các vụ nổ siêu tân tinh của chúng, và không bao giờ quay trở lại.

Tác giả chính của nghiên cứu là David Sweeney, một nhà khoa học tại Đại học Sydney (Australia), cho biết: “Các vụ nổ siêu tân tinh mang tính không đối xứng. Các tàn tích của một ngôi sao được phóng ra với tốc độ cao - lên đến hàng triệu km/h. Điều đáng kinh ngạc là 30% trong số các thiên thể này đã hoàn toàn bị đẩy ra khỏi dải thiên hà."

Trong nghiên cứu của mình, nhóm nghiên cứu tập trung vào hai loại tàn tích của sao, gồm sao neutron - một thiên thể có mật độ cực lớn, với khối lượng tương đương với một Mặt Trời nhưng kích thước chỉ như một thành phố, và lỗ đen - những thiên thể khổng lồ và đặc đến mức ánh sáng cũng không thoát khỏi lực hút của chúng.

Sao neutron và lỗ đen đều hình thành khi các ngôi sao hết nhiên liệu và bắn đi các lớp khí bên ngoài của chúng trong những vụ nổ siêu tân tinh, trong khi phần lõi sụp đổ vào trong vì lực hấp dẫn quá lớn.

Giả dụ một ngôi sao có khối lượng lớn hơn 8 lần khối lượng Mặt Trời của chúng ta thì khi chết đi, nó sẽ tạo thành một ngôi sao neutron. Còn nếu khối lượng của ngôi sao gấp 25 lần Mặt Trời thì khi nó chết, lỗ đen sẽ xuất hiện.

Hình ảnh mô phỏng cho thấy sự phân bổ của tàn tích sao cổ đại trong Dải Ngân hà. (Nguồn: Live Science)

Các nhà thiên văn học đã phát hiện cả hai loại tàn tích này trong thiên hà của chúng ta, mặc dù gần như không thể đếm được hàng tỷ ngôi sao đã chết trong quá khứ. Việc tìm kiếm những dấu vết cổ đại là rất khó khăn vì hai lý do chính. Một là Dải Ngân hà đã thay đổi hình dạng đáng kể trong 13 tỷ năm qua. Thứ hai là nhiều ngôi sao sẽ bị đá ra khỏi thiên hà của chúng ta sau các vụ nổ siêu tân tinh.

Bất chấp hạn chế nêu trên, nhóm nghiên cứu đã xây dựng một mô hình máy tính để giải thích cho sự phân bổ của các sao neutron và hố đen, đã tính tới sự thay đổi hình dạng của Dải Ngân hà và nhiều yếu tố khác.

Kết quả là họ thấy tàn tích sao tập trung nhiều ở gần trung tâm Dải Ngân hà, nơi một lỗ đen siêu lớn tại đây đang tạo ra một lực hút cực kỳ mạnh mẽ. Các xác sao còn lại bắn đi về nhiều phía trong thiên hà.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng, trong khi "nghĩa địa của thiên hà" chỉ chứa ước tính 1% tổng khối lượng của thiên hà, các xác sao cổ đại nằm cách chúng ta không quá xa. Tàn dư sao gần nhất chỉ cách Mặt Trời khoảng 65 năm ánh sáng, còn gần chúng ta hơn các ngôi sao của chòm sao Bắc Đẩu.

Theo Vietnam+