Các nhà thiên văn thường nói rằng chúng ta là sản phẩm phụ của các ngôi sao, những lò nung khổng lồ từ rất xa xưa đã kết hợp hydro và heli thành những nguyên tố cần thiết cho sự sống thông qua quá trình tổng hợp hạt nhân.
Như Carl Sagan đã từng nói: "Nitơ trong ADN của chúng ta, calci trong răng và sắt trong máu chúng ta, cả carbon trong những chiếc bánh táo đều được tạo nên trong lòng của những ngôi sao đang sụp đổ. Chúng ta được làm bằng vật chất của sao." Nhưng những nguyên tố nặng hơn nữa trong bảng tuần hoàn hoá học thì sao? Chẳng hạn như vàng, bạch kim và uranium?
Các nhà thiên văn học tin rằng hầu hết những nguyên tố nặng hơn sắt này (thường gọi là những nguyên tố r-process - viết tắt của rapid neutron capture process, tức là những nguyên tố được tạo thành trong một quá trình bắt giữ neutron nhanh) đã được tạo thành hoặc là trong sự sụp đổ của các sao nặng mà sau đó dẫn tới những vụ nổ supernova, hoặc là trong sự sáp nhập của những sao neutron kép.
"Cần có một loại lò khác để tạo ra vàng, bạch kim, uranium và hầu hết các nguyên tố nặng hơn sắt," George Fuller - một nhà vật lý thiên văn lý thuyết và là giáo sư vật lý điều hành Trung tâm Vật lý thiên văn và Khoa học không gian thuộc Đại học California - San Diego (UC San Diego) giải thích. "Những nguyên tố này nhiều khả năng đã hình thành trong một môi trường giàu neutron."
Trong một bài báo được công bố hôm mùng 7 tháng 8 vừa qua trên Physical Review Letters, ông cùng hai nhà vật lý thiên văn lý thuyết khác ở UCLA (Đại học California - Los Angeles) là Alex Kusenko và Volodymyr Takhistov đã đưa ra một giải pháp mà trong đó các sao có thể tạo nên các nguyên tố nặng: các lỗ đen nhỏ có tương tác và bị bắt giữ bởi các sao neutron, sau đó phá huỷ chúng.
Sao neutron là những sao đặc nhất từng được biết tới, chúng đặc tới mức một thìa nhỏ đựng vật chất bề mặt của chúng có khối lượng khoảng ba tỷ tấn.
Những lỗ đen nhỏ vẫn còn nhiều bí ẩn, nhưng nhiều nhà thiên văn tin rằng chúng có thể là sản phẩm phụ của Big Bang và chúng có thể tạo nên một phần của vật chất tối - loại vật chất không thể nhìn thấy và gần như không tương tác (trừ tương tác hấp dẫn).
Nếu những lỗ đen nhỏ này phân bố cùng với vật chất tối trong vũ trụ và cùng tồn tại với các sao neutron, Fuller và các cộng sự của ông cho rằng chúng hẳn phải gây ra những hiệu ứng vật lý đáng chú ý. Họ tính toán rằng trong những trường hợp rất hiếm, một sao neutron có thể bắt giữ một lỗ đen nhỏ như vậy và sau đó bị chính nó nuốt lấy. Quá trình dữ dội này có thể dẫn tới việc ném một phần vật chất của sao neutron vào không gian.
"Các lỗ đen nhỏ hình thành trong Big Bang có thể xâm nhập vào trong sao neutron và ăn nó từ bên trong," Fuller giải thích. "Vào những mili-giây cuối cùng trong cái chết của sao neutron, lượng vật chất giàu neutron được ném ra có thể giải thích được sự phong phú của các nguyên tố nặng."
Ông bổ sung: "Khi các sao neutron bị nuốt lấy, chúng quay nhanh hơn và ném ra ngoài những vật chất lạnh giàu neutron, sau đó vật chất đó bị nung nóng, phân rã ra để tạo thành các nguyên tố nặng."
Quá trình tạo thành các nguyên tố nặng nhất này cũng đem lại giải thích cho nhiều bài toán còn chưa có lời giải trong vũ trụ cũng như đối với chính thiên hà Milky Way của chúng ta.
"Vì những sự kiện này rất hiếm xảy ra, chúng ta có thể hiểu tại sao chỉ có khoảng một phần mười số thiên hà lùn là giàu kim nguyên tố nặng," Fuller nói. "Việc sao neutron bị phá huỷ bởi các lỗ đen nguyên thuỷ phù hợp với sự thiếu hụt sao neutron ở trung tâm thiên hà chúng ta cũng như ở các thiên hà lùn - nơi mà mật độ lỗ đen là rất cao."
Ngoài ra, các nhà khoa học đã tính toán rằng sự ném vật chất từ quá trình nêu trên còn giải thích được ba hiện tượng khác đã được các nhà thiên văn quan sát.
"Đó là những vụ bùng sáng đặc biệt của sóng hồng ngoại (đôi khi gọi là kilonova), bức xạ vô tuyến trong những vụ bùng nổ vô tuyến nhanh (FRB) bí ẩn từ những nguồn chưa được xác định trong vũ trụ, và các positron được phát hiện trong trung tâm thiên hà bởi những quan sát ở dải tia X. Chúng đều là những bí ẩn đã có từ lâu. Thật đáng ngạc nhiệt rằng câu trả lời cho những hiện tượng dường như không liên quan gì tới nhau này lại có thể cùng liên kết với cái chết dữ dội của các sao neutron gây ra bởi những lỗ đen nhỏ," Fuller nói.
Bryan
Theo Science Daily
