Một trong những vụ nổ lớn nhất trong thiên hà của chúng ta đã tạo ra nhiều nguyên tố nặng như vàng, bạch kim và các kim loại hiếm khác (Ảnh: SciTechDaily).
Ngày 27/12/2004, một vụ nổ tia gamma dữ dội từ một sao từ (magnetar) cách Trái Đất khoảng 30.000 năm ánh sáng đã khiến nhiều vệ tinh ghi nhận được tín hiệu bất thường.
Sự kiện này, một trong những vụ nổ sáng nhất từng được quan sát trong Thiên hà Milky Way, đến nay được xác nhận là nguồn phát sinh một lượng lớn nguyên tố nặng, trong đó có vàng và bạch kim, với tổng khối lượng tương đương một hành tinh. Điều đáng nói là tất cả chỉ diễn ra trong nửa giây.
Theo một công trình nghiên cứu mới đây trên Tạp chí Astrophysical Journal Letters, nhóm khoa học tại Đại học Columbia đã mang đến bằng chứng thuyết phục cho một câu hỏi từng gây tranh cãi hàng thập kỷ trong vật lý thiên văn: Các nguyên tố nặng nhất trong vũ trụ như vàng, bạch kim... thực sự được tạo ra từ đâu?
"Nhà máy luyện kim" của vũ trụ
Không giống như các nguyên tố nhẹ như hydro hay heli được hình thành sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang), và các nguyên tố trung bình như oxy, sắt được tạo ra bên trong lõi các ngôi sao thông thường, các nguyên tố nặng hơn sắt (Fe) cần những điều kiện khắc nghiệt hơn nhiều. Và điều đó vượt quá khả năng của các vụ siêu tân tinh.
Trong nhiều năm, các nhà khoa học cho rằng sự hợp nhất sao neutron là nguồn chính tạo ra các nguyên tố này. Tuy nhiên, phát hiện mới từ vụ nổ năm 2004 đã thêm một "ứng viên" đầy thuyết phục. Đó là sao từ.
Hình ảnh trực quan cho thấy một ngọn lửa khổng lồ bùng phát từ một ngôi sao từ hóa, được gọi là sao từ (Ảnh: NASA/JPL).
Sao từ là một dạng sao neutron siêu từ tính, sở hữu từ trường mạnh nhất trong vũ trụ, mạnh hơn nam châm tủ lạnh bình thường tới 10 nghìn tỷ lần.
Trong vụ nổ khổng lồ năm 2004, sao từ SGR 1806-20 đã phóng thích một lượng năng lượng khổng lồ, vượt xa những gì Mặt Trời có thể phát ra trong 250.000 năm, chỉ trong một khoảng thời gian cực ngắn là 0,5 giây.
Đặc biệt, sau tia gamma chính, kính viễn vọng không gian INTEGRAL của ESA còn phát hiện một đợt bức xạ yếu hơn kéo dài hàng giờ, từng được ghi nhận nhưng chưa có lời giải thích thỏa đáng vào thời điểm đó.
Nay, nhóm nghiên cứu Columbia đã chứng minh rằng chính bức xạ kéo dài này là dấu hiệu của sự phân rã phóng xạ của các nguyên tố nặng mới được tổng hợp thông qua quá trình r-process. Đây là một chuỗi phản ứng hạt nhân xảy ra khi lớp vỏ của sao từ bị xé toạc trong vụ nổ.
Vàng trên Trái Đất có thể đến từ một vụ nổ cách đây 30.000 năm ánh sáng
Anirudh Patel, người thực hiện các tính toán mô phỏng vào cuối năm 2024, nhận ra rằng tín hiệu ánh sáng kéo dài năm 2004 hoàn toàn khớp với mô hình bức xạ gamma từ quá trình phân rã phóng xạ các nguyên tố nặng.
Theo ước tính, có ít nhất 10% tổng lượng vàng, bạch kim và kim loại quý trên Trái Đất bắt nguồn từ những sự kiện như vậy.
Ít nhất 10% tổng lượng vàng, bạch kim và kim loại quý trên Trái Đất bắt nguồn từ một vụ nổ cách đây 30.000 năm ánh sáng (Ảnh: Getty).
"Chúng ta có thể đang đeo trên tay những nguyên tử được rèn trong một vụ nổ vũ trụ dữ dội cách đây hàng chục nghìn năm ánh sáng. Chính sự tích tụ của các vụ bùng phát sao từ trong lịch sử Thiên hà có thể góp phần hình thành khoáng sản quý giá của hành tinh chúng ta", GS Brian Metzger, đại diện nhóm nghiên cứu, chia sẻ.
Phát hiện này cũng cho thấy sao từ không chỉ là nguồn phát xạ tia gamma cực mạnh, mà còn là "lò rèn nguyên tố" cực kỳ hiệu quả của vũ trụ, đặt nền móng cho nhiều nghiên cứu tương lai về cấu trúc và tiến hóa vật chất trong vũ trụ sơ khai.
Đây là sự kiện thứ 2 được xác nhận (sau vụ hợp nhất sao neutron vào năm 2017) có khả năng hình thành các nguyên tố siêu nặng thông qua cơ chế vật lý rõ ràng.
Phát hiện này không chỉ thay đổi cách nhìn của giới khoa học về nguồn gốc của những nguyên tố quý giá trên Trái Đất, mà còn mở ra cánh cửa nghiên cứu mới về vai trò của các sao từ trong quá trình tiến hóa hóa học của vũ trụ.
Thú vị hơn, những gì từng được xem là thần thoại trong giả kim thuật (hay quá trình biến vật chất thành vàng) giờ đây lại chính là hiện thực diễn ra trong lòng các vụ nổ sao nằm cách chúng ta hàng chục nghìn năm ánh sáng.
