Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một ngôi sao có thể nằm trong số những sao già nhất của vũ trụ - một vật thể được tạo thành gần như hoàn toàn bởi vật chất ra đời từ Big Bang.
Việc khám phá ra một sao có tuổi xấp xỉ 13,5 tỷ năm này có nghĩa là có thể có nhiều sao với khối lượng rất nhỏ và rất nghèo kim loại còn chưa được nhìn thấy - có lẽ chúng là những sao đầu tiên của vũ trụ.
Ngôi sao này rất đặc biệt bởi khác với các sao nhẹ và nghèo kim loại khác, nó nằm trong đĩa mỏng của Milky Way - chính là đĩa có chứa Hệ Mặt Trời của chúng ta. (chú thích của người dịch: trong thiên văn học, mọi nguyên tố nặng hơn heli đều được coi là kim loại)
Vì ngôi sao này quá già, các nhà nghiên cứu cho biết có thể vùng lân cận chúng ta trong thiên hà có tuổi già hơn ít nhất là 3 tỷ năm so với những ước tính trước đây. Phát hiện này đã được công bố trên Astrophysical Journal.
"Ngôi sao này có lẽ phải 10 triệu mới có 1," tác giả chính của nghiên cứu là Kevin Schlaufman - giáo sư vật lý và thiên văn học ở Đại học Johns Hopkins - cho biết. "Nó nói cho chúng ta điều gì đó rất quan trọng về những thế hệ sao đầu tiên."
Những sao đầu tiên của vũ trụ sau Big Bang được tạo thành chỉ bởi các nguyên tố cơ bản nhất là hydro, heli và một lượng nhỏ liti. Sau đó những ngôi sao này mới tạo ra những nguyên tố nặng hơn heli trong lõi của chúng và rồi ném chúng vào vũ trụ trong những vụ nổ supernova.
Thế hệ sao tiếp theo hình thành từ những đám mây vật chất có chứa những kim loại đến từ thế hệ trước. Thành phần kim loại của các sao trong vũ trụ tăng dần lên khi mà vòng đời như vậy của các sao lặp đi lặp lại.
Ngôi sao vừa được phát hiện có độ kim loại cực thấp, điều đó nói lên rằng nó phải thuộc về một thế hệ ra đời rất sớm sau Big Bang. Chính xác thì nó đang giữ kỷ lục là ngôi sao có thành phần nguyên tố nặng thấp nhất từng được biết tới. Lượng nguyên tố nặng trong ngôi sao này chỉ tương đương với Sao Thủy, trong khi ở Mặt Trời của chúng ta - một sao sau đó hàng nghìn thế hệ (vì các sao nặng nhất - nơi ra đời các nguyên tố nặng - có thời gian sống rất ngắn, thường chỉ vài triệu năm) thì lượng nguyên tố nặng tương đương với 4 lần Sao Mộc. (Tham khảo khối lượng của Sao Thủy, Sao Mộc và các hành tinh của Hệ Mặt Trời tại đây.)
Các nhà thiên văn học đã tìm thấy khoảng 30 sao "siêu nghèo kim loại" với khối lượng cỡ Mặt Trời. Tuy nhiên, ngôi sao mới được phát hiện này thì có khối lượng chỉ khoảng 14% khối lượng của Mặt Trời.
Ngôi sao này thuộc một hệ hai sao mà trong đó hai sao chuyển động quanh một tâm chung. Nhóm nghiên cứu phát hiện thấy ngôi sao cực nhỏ và mờ này sau khi một nhóm khác phát hiện ra sao sáng hơn của hệ. Nhóm nghiên cứu đó đã đo thành phần của ngôi sao sáng hơn bằng cách phân tích quang phổ phân giải cao thu được từ ánh sáng của nó. Sự có mặt hoặc thiếu các vạch tối trong quang phổ cho biết những nguyên tố mà nó có chứa, chẳng hạn như carbon, oxy, hydro, sắt, ... Trong trường hợp này, họ thấy rằng ngôi sao có độ kim loại cực thấp. Các nhà thiên văn thuộc nhóm nghiên cứu đó cũng xác định thấy hành vi bất thường trong hệ sao gợi ý về sự có mặt của một sao neutron hoặc lỗ đen. Tuy nhiên, Schlaufman và nhóm của ông nhận ra rằng điều đó là không đúng, đồng hành của ngôi sao mà nhóm nghiên cứu trước quan sát là một sao nhỏ hơn nhiều - tức ngôi sao vừa được phát hiện.
Sự tồn tại của một sao đồng hành nhỏ hơn hóa ra lại là một khám phá lớn. Nhóm của Schlaufman đã xác định được khối lượng của sao nhỏ này nhờ theo dõi sự dao động độ sáng của sao đồng hành sáng hơn.
Cho tới cuối những năm 1990, các nhà nghiên cứu vẫn tin rằng chỉ có các sao nặng hình thành ở giai đoạn đầu của vũ trụ - và chúng có thể không bao giờ được quan sát thấy vì chúng sử dụng hết nhiên liệu của mình rất nhanh và đã chết từ lâu. Tuy nhiên, những mô phỏng ngày càng được thực hiện tinh vi hơn và điều đó cho thấy rằng ở những điều kiện nhất định, một sao hình thành ở giai đoạn đó với khối lượng rất nhỏ vẫn có thể tồn tại, thậm chí tới tận hơn 13 tỷ năm sau Big Bang. Khác với các sao lớn, sao khối lượng thấp có thể sống rất lâu. Chẳng hạn, các sao lùn đỏ với khối lượng chỉ bằng một phần nhỏ của Mặt Trời được cho là có thể sống tới hàng nghìn tỷ năm.
Phát hiện về sao nhỏ này - mà các nhà khoa học đã đặt tên là 2MASS J18082002-5104378 B - mở ra khả năng quan sát mới để tìm kiếm những sao thậm chí già hơn nữa.
"Nếu suy luận của chúng tôi chính xác thì các sao khối lượng thấp với thành phần độc nhất từ Big Bang có thể tồn tại," Schlaufman nói. "Ngay cả khi chúng tôi chưa tìm thấy một vật thể như vậy trong thiên hà của chúng ta, nó vẫn có thể tồn tại."
Bryan
Theo Science Daily
