Phát hiện vật thể cực hiếm từ vũ trụ cổ đại

PicII-503 là một trong những vật thể "già" nhất vũ trụ mà nhân loại từng biết đến.

Giữa chòm sao Hội Giá (Pictor), bên trong một thiên hà lùn mờ nhạt mang tên Pictor II nằm cách Trái Đất 150.000 năm ánh sáng, các nhà khoa học vừa phát hiện ra một ngôi sao Quần thể II (POP II) cực kỳ hiếm hoi trong lịch sử quan sát vũ trụ.

Pictor II là một trong những "mỏ hóa thạch" của vũ trụ sơ khai, quy tụ quần thể sao hơn 12 tỉ năm tuổi. Trong đó, ngôi sao mới được xác định - PicII-503 - có thể là một trong những cái lâu đời nhất.

Thiên hà lùn mờ Pictor II là nơi cư trú của PicII-503, một ngôi sao thế hệ thứ hai thiếu sắt - Ảnh: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA

Theo Space.com, sao POP II chính là thế hệ sao thứ 2 của vũ trụ, ra đời chỉ một thời gian ngắn sau khi những ngôi sao POP III (quần thể III, thế hệ sao đầu tiên) chết đi. Đó là thời điểm tận 12-13 tỉ năm về trước.

Một nhóm nghiên cứu đa quốc gia đã sử dụng Camera Năng lượng tối (DECam) gắn trên đỉnh Kính viễn vọng Víctor M. Blanco 4 mét ở Chile để quan sát thiên hà Pictor II và tìm ra PicII-503.

Theo bài công bố trên tạp chí Nature Astronomy, PicII-503 đã thể hiện một số đặc tính được dự đoán ở sao POP II, ví dụ chỉ có 1/43.000 lượng sắt so với Mặt Trời, một ngôi sao Quần thể I (POP I), thức thế hệ sao sau POP II.

Đây cũng là ngôi sao có nồng độ sắt thấp nhất từng được thấy bên ngoài thiên hà Milky Way (Ngân Hà), khiến nó trở thành một trong những ngôi sao nguyên thủy nhất từng được phát hiện.

Tuy nhiên, điều ngạc nhiên nhất là ngôi sao POP II này có lượng carbon dư thừa khổng lồ, với tỉ lệ carbon/sắt cao hơn 1.500 lần so với tỉ lệ carbon/sắt của Mặt Trời. Ngoài ra, nó cũng rất nghèo canxi.

"PicII-503 cung cấp một cái nhìn sâu sắc về quá trình sản sinh nguyên tố ban đầu trong một hệ thống sơ khai chưa từng có tiền lệ" - trưởng nhóm nghiên cứu Anirudh Chiti từ Đại học Stanford (Mỹ) cho biết.

Một lời giải thích khả thi cho tỷ lệ sắt/carbon thấp đến kinh ngạc của PicII-503 là khi các ngôi sao thế hệ trước (POP III) nổ thành siêu tân tinh, các vụ nổ này có năng lượng tương đối thấp, nên chỉ bắn carbon đi xa, còn phần lớn sắt lại bị rơi trở lại trong tàn dư của vụ nổ.

Những gì vụ nổ bắn ra vũ trụ chính là nguyên liệu để tạo nên các ngôi sao thế hệ tiếp theo. Quy trình này lặp lại qua các thế hệ sao, trong đó mỗi ngôi sao lại bắn ra nguyên liệu phong phú hơn, nhờ việc nó đã tổng hợp các nguyên tố nặng hơn trong lõi suốt vòng đời.

Nhờ đó, vũ trụ ngày một phong phú về mặt hóa học và chúng ta có bảng tuần hoàn dài như ngày nay.