Khi nguồn hydro cạn kiệt, ngôi sao bắt đầu chuyển sang tổng hợp các nguyên tố nặng hơn cho đến khi phần lõi ngôi sao bị “bít kín” bởi sắt. Khi đó, quá trình nhiệt hạch dừng lại, lực đẩy từ bên trong không còn đủ mạnh để chống lại trọng lực, khiến ngôi sao nhanh chóng sụp đổ vào bên trong. (Nguồn: Chụp lại từ YouTube)
Các nhà thiên văn học vừa quan sát được một hiện tượng đặc biệt: một ngôi sao khổng lồ biến mất khỏi bầu trời đêm và chỉ để lại một hố đen thế chỗ.
Ngôi sao này có tên là M31-2014-DS1, thuộc loại sao siêu khổng lồ (supergiant star) với khối lượng gấp 20 lần Mặt trời và cách Địa cầu khoảng 2.5 triệu năm ánh sáng. M31-2014-DS1 nằm trong thiên hà Andromeda, cũng khá gần chúng ta. Năm 2014, M31-2014-DS1 trở nên rực sáng, nhưng từ năm 2016, ánh sáng của ngôi sao này bắt đầu mờ dần. Đến năm 2023, ngôi sao này hoàn toàn biến mất, không còn quan sát được qua thiên văn kính.
Thông thường, các ngôi sao lớn khi sụp đổ sẽ tạo ra những vụ nổ rất lớn và mạnh, gọi là siêu sao nổ (supernovae), kèm theo đó là luồng sáng rực rỡ. Tuy nhiên, trường hợp của M31-2014-DS1 lại không xảy ra như vậy – ngôi sao biến mất mà không có bất kỳ vụ nổ nào xảy ra. Điều này khiến các khoa học gia cho rằng đây là một trường hợp đặc biệt của vụ nổ “siêu sao mới thất bại” (failed supernova).
Kết quả nghiên cứu được công bố ngày 18 tháng 10 trên trang arXiv, cho biết M31-2014-DS1 đã sụp đổ mà không trải qua vụ nổ nào, và lõi của ngôi sao trở thành một hố đen.
Các ngôi sao “đốt cháy” nhiên liệu nhờ quá trình tổng hợp hạt nhân (nhiệt hạch), chuyển đổi hydro thành heli và giải phóng năng lượng. Tuy nhiên, khi nguồn nhiên liệu hydro cạn kiệt, ngôi sao bắt đầu chuyển sang tổng hợp các nguyên tố nặng hơn. Quá trình này diễn ra cho đến khi phần lõi ngôi sao bị “bít kín” bởi sắt – nguyên tố không tham gia vào phản ứng tổng hợp hạt nhân. Khi đó, quá trình nhiệt hạch dừng lại, lực đẩy từ bên trong không còn đủ mạnh để chống lại trọng lực, khiến ngôi sao nhanh chóng sụp đổ vào bên trong.
Đối với các ngôi sao có khối lượng lớn hơn Mặt Trời ít nhất 8 lần, khi chúng sụp đổ, các lớp ngoài của sao sẽ rơi vào phần lõi sắt bên trong, rồi bật ngược trở lại, gây ra một vụ nổ vô cùng lớn gọi là siêu sao nổ (supernova). Sau vụ nổ, phần lõi còn lại có thể trở thành hỗ đen hoặc chỉ còn lại vỏ sao (stellar husk) gọi là sao neutron.
Tuy nhiên, không phải mọi ngôi sao khổng lồ khi sụp đổ đều tạo ra supernova. Trong những năm gần đây, các khoa học gia đã tìm thấy những manh mối thú vị cho thấy một số ngôi sao khổng lồ sụp đổ quá nhanh, không kịp phát nổ, và phần lõi của chúng trực tiếp biến thành hố đen. Hiện tượng này được gọi là siêu sao nổ thất bại (failed supernova) và là một lĩnh vực còn nhiều bí ẩn chưa khám phá hết. Nhưng rất khó để phát hiện ra một vụ siêu sao nổ thất bại, bởi vì hiện tượng này chỉ giống như những “chấm sáng nhỏ nhoi lụi tàn” giữa bầu trời muôn vàn tinh tú.
Để nghiên cứu hiện tượng siêu sao nổ thất bại, các khoa học gia đã sử dụng dữ liệu từ thiên văn kính không gian NEOWISE. Thiên văn kính này chuyên quan sát các thiên hà, hố đen và những thiên thể gần Trái Đất như tiểu hành tinh và sao chổi. NEOWISE hoạt động hiệu quả trong nhiều năm trước khi bị phá hủy khi quay trở lại bầu khí quyển Địa cầu vào ngày 1 tháng 11 năm 2024.
Các nhà thiên văn học đã phát hiện M31-2014-DS1 vào năm 2016 và theo dõi ngôi sao cho đến năm 2019. Trong khoảng thời gian này, ánh sáng của ngôi sao ngày càng mờ đi. Đến năm 2023, khi họ thực hiện các quan sát tiếp theo, ánh sáng của ngôi sao đã hoàn toàn biến mất, không thể quan sát được qua bất kỳ thiên văn kính nào.
Không có dấu hiệu của một vụ siêu sao nổ xảy ra trong suốt thời gian quan sát, nên các nhà nghiên cứu kết luận rằng M31-2014-DS1 đã trải qua một vụ siêu sao nổ thất bại. Đồng thời, họ ước tính khoảng 98% khối lượng của ngôi sao đã sụp đổ, để lại một hố đen với khối lượng bằng 6.5 lần Mặt trời.
Trước đây, chỉ có một trường hợp tương tự được ghi nhận: ngôi sao N6946-BH1 trong thiên hà NGC 6946, hay còn được gọi là Thiên hà Pháo hoa (Fireworks Galaxy), cách chúng ta 22 triệu năm ánh sáng.
Tuy nhiên, để xác nhận chắc chắn rằng hố đen này thực sự được hình thành từ một vụ siêu sao nổ thất bại, sắp tới các khoa học gia sẽ quan sát thêm để phát hiện bức xạ tia X – dấu hiệu đặc trưng của hố đen.
Cung Đô biên dịch
Nguồn: “Extremely rare 'failed supernova' may have erased a star from the night sky without a trace” được đăng trên trang Livescience.com.
Gửi ý kiến của bạn
