07/06/2020

Ngôi Sao Methuselah: "Nhân Chứng Sống" Của Buổi Bình Minh Vũ Trụ

Ngôi sao cổ xưa nhất mà chúng ta từng phát hiện có tên là HD 140283, hay còn được biết đến với biệt danh "Ngôi sao Methuselah". Nó nằm tương đối gần chúng ta, chỉ cách Trái Đất khoảng 190 năm ánh sáng trong chòm sao Thiên Bình.

  • Tuổi đời đáng kinh ngạc: Tuổi của nó được ước tính vào khoảng 13.66 tỷ năm. Con số này gần bằng tuổi của chính vũ trụ (khoảng 13.8 tỷ năm), khiến nó trở thành một trong những vật thể lâu đời nhất từng được quan sát.

  • Ngôi sao thế hệ thứ hai: Methuselah không phải là một ngôi sao thế hệ đầu tiên. Các phân tích quang phổ cho thấy nó chứa một lượng rất nhỏ các nguyên tố nặng hơn hydro và heli (mà các nhà thiên văn học gọi chung là "kim loại"). Hàm lượng sắt của nó thấp hơn Mặt Trời của chúng ta tới 250 lần. Điều này chứng tỏ nó được hình thành từ tàn dư của một ngôi sao thế hệ đầu tiên đã chết trong một vụ nổ supernova. Nó được xếp vào nhóm Sao Quần thể II (Population II).



Sao Quần Thể III: Thế Hệ "Thủy Tổ" Đã Mất

Những ngôi sao thực sự đầu tiên trong vũ trụ được các nhà khoa học gọi là Sao Quần thể III (Population III). Đây là một quần thể sao vẫn còn mang tính giả thuyết, vì chúng ta chưa bao giờ trực tiếp quan sát được chúng.

Đặc điểm của Sao Quần thể III:

  1. Thành phần nguyên thủy: Chúng được hình thành chỉ từ hai nguyên tố có sẵn ngay sau Vụ nổ Big Bang: hydro và heli. Chúng hoàn toàn không có "kim loại".

  2. Cực kỳ to lớn và nóng: Do không có các nguyên tố nặng để làm mát, các đám mây khí nguyên thủy đã sụp đổ thành những ngôi sao có khối lượng cực kỳ lớn, có thể lớn hơn Mặt Trời của chúng ta hàng trăm, thậm chí hàng ngàn lần. Chúng cũng vô cùng nóng và phát ra ánh sáng cực kỳ rực rỡ.

  3. Vòng đời ngắn ngủi: Một quy luật trong thiên văn học là ngôi sao càng lớn thì cháy càng nhanh và "chết" càng sớm. Với kích thước khổng lồ như vậy, các Sao Quần thể III chỉ có vòng đời rất ngắn, có lẽ chỉ vài triệu năm, trước khi phát nổ thành những vụ supernova kinh hoàng.

Chính vì vòng đời ngắn ngủi này, các nhà khoa học tin rằng không còn một ngôi sao Quần thể III nào tồn tại trong vũ trụ ngày nay.

 
Ảnh: Một siêu tân tinh, Siêu tân tinh hay sao siêu mới là một sự kiện thiên văn học biến đổi tức thời xảy ra trong giai đoạn cuối của quá trình tiến hóa sao ở các sao khối lượng lớn, mà một vụ nổ khổng lồ cuối cùng đánh dấu sự hủy diệt của sao.

Di Sản Của Những Ngôi Sao Đầu Tiên

Mặc dù đã biến mất, Sao Quần thể III lại đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong sự tiến hóa của vũ trụ. Chính bên trong lõi của chúng, và trong những vụ nổ supernova của chúng, các nguyên tố hóa học nặng hơn (carbon, oxy, sắt...) lần đầu tiên được tạo ra.

Chúng đã "gieo mầm" vũ trụ bằng những nguyên tố này. Tàn dư từ cái chết của chúng đã tạo thành những đám mây khí mới, giàu "kim loại" hơn, từ đó hình thành nên thế hệ Sao Quần thể II như Methuselah. Quá trình này tiếp tục lặp lại, tạo ra các thế hệ sao ngày càng giàu kim loại hơn, như Mặt Trời của chúng ta (thuộc Sao Quần thể I).

Những nguyên tố nặng đó chính là vật liệu cần thiết để hình thành nên các hành tinh đá, và quan trọng hơn cả, là sự sống như chúng ta biết. Mọi nguyên tử carbon trong cơ thể bạn, mọi nguyên tử sắt trong máu của bạn, đều đã từng được rèn giũa bên trong lõi của một ngôi sao đã chết từ rất lâu.

Hiện tại, các nhà khoa học đang sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb, với khả năng nhìn vào vũ trụ sơ khai, để hy vọng có thể tìm thấy ánh sáng le lói từ những ngôi sao "thủy tổ" đã biến mất này.