Vụ nổ sáng hơn Dải Ngân hà 1 triệu lần tạo ra các nguyên tố hiếm cần cho sự sống

Vụ nổ trên, xảy ra vào ngày 7/3, là vụ nổ tia gamma sáng thứ hai từng được quan sát bằng kính thiên văn trong hơn 50 năm và sáng hơn 1 triệu lần Dải Ngân hà. Các vụ nổ tia gamma thường giải phóng trong thời gian ngắn luồng ánh sáng mạnh mẽ nhất.

Vụ nổ đặc biệt trên, được gọi là GRB 230307A, có thể đã xảy ra khi hai sao neutron - phần còn lại vô cùng đặc của các ngôi sao sau một vụ nổ siêu tân tinh, sáp nhập trong một thiên hà cách chúng ta 1 tỷ năm ánh sáng. Ngoài vụ nổ tia gamma, cuộc sáp nhập này cũng tạo ra vụ nổ kilonova, một vụ nổ hiếm xảy ra, khi một ngôi sao neutron sáp nhập với một sao neutron khác hoặc một hố đen.

"Chỉ có một vài vụ nổ kilonova được biết tới và đây là lần đầu tiên chúng ta có thể quan sát kết quả của một vụ nổ kilonova bằng Kính thiên văn James Webb", chủ nhiệm nghiên cứu Andrew Levan, Giáo sư Vật lý thiên văn tại Đại học Radboud ở Hà Lan cho hay. Ông Levan là một thành viên trong đội nghiên cứu đã lần đầu tiên phát hiện ra vụ nổ kilonova năm 2013.

Ngoài Kính thiên văn James Webb, Kính thiên văn Vũ trụ tia Gamma Fermi của NASA, Đài quan sát thiên văn Neil Gehrels Swift và Vệ tinh Khảo sát Ngoại hành tinh Quá cảnh cũng đã quan sát được vụ nổ trên và lần theo dấu vết của một vụ sáp nhập sao neutron. Kính thiên văn James Webb cũng được sử dụng để phát hiệu nguyên tố hóa học tellurium sau vụ nổ.

Tellurium là kim loại hiếm được sử dụng để phủ màu kính và gốm, cũng như có vai trò trong quá trình sản xuất CD và DVD, Hiệp hội Hóa học Hoàng gia cho hay. Các nhà thiên văn học cho rằng các nguyên tố khác gần tellurium trong bảng tuần hoàn hóa học như I ốt, vốn đóng vai trò cần thiết cho cuộc sống trên Trái Đất, có thể đã xuất hiện trong chất liệu được giải phóng bởi vụ nổ kilonova.

“Chỉ hơn 150 năm từ khi Dmitri Mendeleev viết bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, chúng ta cuối cùng đã có thể bắt đầu lấp đầy những ô trống hiểu biết về nơi mọi thứ được tạo ra nhờ có Kính thiên văn James Webb", ông Levan nói.

Các nhà thiên văn học từ lâu đã tin rằng các cuộc sáp nhập sao neutron là các "nhà máy" tạo ra những nguyên tố hiếm nặng hơn sắt. Tuy nhiên khó có thể theo dõi chúng do các vụ nổ kilonova là những sự kiện hiếm gặp. Các nhà khoa học đã tìm kiếm các vụ nổ tia gamma, chỉ kéo dài lâu nhất là 2 giây như một sản phẩm phụ của các sự kiện hiếm này.

Điều bất thường ở vụ nổ mà mới đây các nhà khoa học phát hiện ra là nó kéo dài tới 200 giây, cho thấy đây là một vụ nổ tia gamma kéo dài. Những vụ nổ như vậy thường đi cùng với các vụ nổ siêu tân tinh được tạo ra khi các ngôi sao khổng lồ phát nổ.

Đội ngũ nghiên cứu đã sử dụng Kính thiên văn James Webb để theo dõi hành trình của các ngôi sao neutron trước khi chúng phát nổ. Chúng là 2 ngôi sao trong hệ nhị phân tồn tại trong một thiên hà xoắn ốc. Một trong hai ngôi sao này đã phát nổ trong vụ nổ siêu tân tinh, để lại một ngôi sao neutron và điều tương tự cũng xảy ra với ngôi sao còn lại.

Các nhà thiên văn học đang cố xác định các nguyên tố hóa học được tạo ra trong vụ trụ hàng thập kỷ nay. Việc phát hiện ra nhiều vụ nổ kilonova trong tương lai với các kính thiên văn nhạy bén như James Webb và Kính thiên văn Không gian Nancy Grace Roman, dự kiến sẽ phóng vào năm 2027, có thể cung cấp những thông tin chi tiết về việc các nguyên tố nặng được tạo ra và giải phóng như thế nào trong các vụ nổ hiếm gặp.

Các nhà nghiên cứu cũng muốn tìm kiếm thêm các vụ sáp nhập tạo ra các vụ nổ tia gamma để xác định nguyên nhân và liệu có bất kỳ sự liên hệ nào với các nguyên tố được tạo ra trong quá trình này không.