Một nghiên cứu mới cho thấy khi một sao lùn trắng phát nổ trong một vụ supernova, nó có thể bùng nổ giống như vũ khí hạt nhân mà chúng ta có trên Trái Đất.
Sao lùn trắng là những cái lõi mờ nhạt với kích thước cỡ Trái Đất của những ngôi sao chết, còn lại sau khi những sao kích cỡ trung bình cạn kiệt nhiên liệu và ném những lớp ngoài của chúng ra xa. Mặt Trời của chúng ta tới một ngày cũng sẽ trở thành một sao lùn trắng, giống như hơn 90% số sao khác trong Milky Way (thiên hà của chúng ta).
Đọc thêm bài: Sao: cấu tạo và tiến hóa.
Nghiên cứu trước đây đã tìm ra rằng các sao lùn trắng có thể kết thúc cuộc đời của chúng trong những vụ nổ hạt nhân được gọi là supernova loại Ia. Còn nhiều điều chưa được hiểu rõ trong cơ chế kích hoạt của những vụ nổ này, nhưng nghiên cứu trước đây gợi ý rằng chúng có thể xảy ra khi các sao lùn trắng nhận thêm nhiên liệu từ sao đồng hành của nó - có thể do bồi tụ hoặc va chạm. (Trong khi đó supernova loại Ib và loại II là những vụ nổ do sự co lại của các lõi sao nặng vào cuối đời của chúng).
Đọc thêm bài: Nova và supernova.
Mới đây, các nhà nghiên cứu đã gợi ý về một cách khác mà supernova loại Ia có thể xảy ra: bản thân sao lùn trắng có thể phát nổ giống như vũ khí hạt nhân.
Khi một sao lùn trắng nguội đi, uranium và các nguyên tố phóng xạ nặng khác đóng vai trò những chất hoạt hóa kết tinh trong lõi của nó. Đôi khi nguyên tử của những nguyên tố này trải qua quá trình phân hạch tự nhiên, tức là chúng vỡ ra thành những phần nhỏ hơn. Quá trình phân rã phóng xạ này giải phóng ra năng lượng và các hạt hạ nguyên tử - chẳng hạn như neutron, có thể dẫn tới phá vỡ các nguyên tử lân cận.
Nếu số lượng các actinide (nhóm các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 89 tới 103) trong lõi của sao lùn trắng vượt quá khối lượng tới hạn, nó có thể gây ra một vụ nổ dưới dạng phản ứng phân hạch dây chuyền cực nhanh. Vụ bùng phát này tiếp đó có thể kích hoạt phản ứng nhiệt hạch, với việc nhiều hạt nhân kết hợp với nhau và giải phóng ra rất nhiều năng lượng. Một cách tương tự như vậy, bom hydro (bom H, hay bom khinh khí) cũng sử dụng một phản ứng phân hạch dây chuyền để kích hoạt vụ nổ nhiệt hạch.
Các tính toán và mô phỏng máy tính của nghiên cứu mới tìm ra rằng có một khối lượng tới hạn của uranium có thể kết tinh từ các nguyên tố thường có ở các sao lùn trắng đang nguội đi. Các nhà khoa học thấy rằng nếu uranium này phát nổ thông qua phản ứng phân hạch dây chuyền thì nhiệt lượng và áp suất nó giải phóng ra bên trong sao lùn rắng có thể đủ cao để kích hoạt sự nhiệt hạch của các nguyên tố nhẹ hơn như carbon và oxy, dẫn tới kết quả cuối cùng là một vụ nổ supernova.
Một trong số các tác giả của nghiên cứu là Charles Horowitz - một nhà vật lý thiên văn hạt nhân ở Đại học Indiana (Mỹ) - cho biết: "Điều kiện để chế tạo và kích hoạt một quả bom nguyên tử có vẻ rất khó - Tôi ngạc nhiên rằng những điều kiện đó có thể được thỏa mãn theo cách tự nhiên bên trong một sao lùn trắng rất đặc. Nếu điều đó là đúng, nó sẽ mang lại một cái nhìn mới về các supernova nhiệt hạch, và có thể cả những vụ nổ vật lý thiên văn khác."
Horowitz cũng cho biết, cơ chế này có thể giúp lý giải khoảng một nửa số loại supernova đã biết.
Đặc biệt, những phát hiện mới này có thể giải thích việc các supernova loại Ia có thể xảy ra trong vòng 1 tỷ năm từ khi sao lùn trắng bắt đầu hình thành, trong khi đợi lượng uranium của nó phân rã phóng xạ hoàn toàn. Khi sao lùn trắng già hơn, supernova loại Ia có thể xảy ra do sự sáp nhập hoặc va chạm với một sao lùn trắng khác.
Nghiên cứu tiếp theo trong tương lai sẽ bao gồm việc chạy các mô phỏng máy tính để xem chính xác thì những phản ứng phân hạch dây chuyền bên trong các sao lùn trắng kích hoạt phản ứng nhiệt hạch ra sao.
"Có nhiều quá trình vật lý khác nhau xảy ra trong vụ nổ, và vì thế còn rất nhiều khả năng chưa chắc chắn," Horowitz nói.
Horowitz laf đồng tác giả là Matt Caplan - một nhà vật lý lý thuyết ở Đại học bang Illinois - đã công bố chi tiết phát hiện của mình gần đây trên tạp chí Physical Review Letters.
Bryan
Theo Space.com
