Vũ trụ khác với bây giờ khi nó còn trẻ hơn. Mới đây, các nhà thiên văn học đã khám phá ra những cơ chế vật lý phức tạp trong vũ trụ trẻ liên quan tới sự phát triển của những sao siêu nặng với khối lượng có thể lên tới 100.000 lần khối lượng của Mặt Trời.
Tới nay chúng ta chưa có quan sát nào về sự hình thành của những ngôi sao đầu tiên trong vũ trụ, vốn được ước tính rằng đã ra đời khi vũ trụ chỉ mới vài trăm triệu năm tuổi. Để hiểu được giai đoạn quan trọng này, các nhà thiên văn sử dụng các mô phỏng máy tính cực kỳ chính xác để kiểm tra các mô hình về quá trình hình thành các ngôi sao.
Trong nhiều năm, các nhà thiên văn đã vật lộn với câu hỏi quan trọng về kích thước của những ngôi sao đầu tiên. Một số dự đoán ban đầu cho rằng những sao đầu tiên của vũ trụ có khối lượng gấp hàng trăm lần Mặt Trời, trong khi những mô phỏng sau đó lại gợi ý rằng kích thước của chúng có lẽ là gần với bình thường hơn.
Gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu đã thực hiện lại một loạt các mô phỏng và đi tới một kết luận đáng ngạc nhiên. Các mô phỏng của họ nhắm tới việc xem xét chi tiết một hiện tượng được gọi là bồi tụ lạnh. Để có một ngôi sao thực sự lớn, bạn cần kéo được rất nhiều vật chất vào một thể tích nhỏ một cách rất nhanh, và bạn cần làm việc đó mà không để cho nhiệt độ của đám vật chất đó tăng lên, bởi vật chất nóng sẽ có xu hướng chống lại sự sụp đổ. Vì thế bạn cần có một cách thức nào đó để loại bỏ nhiệt khỏi vật chất khi chúng sụp đổ rất nhanh.
Các mô phỏng trước đây đã cho thấy sự có mặt của những khối đặc trong những thiên hà sớm, chúng lạnh đi rất nhanh nhờ việc giải phóng bức xạ, nhưng khi đó các nhà khoa học chưa có đủ công cụ để theo dõi sâu hơn vào quá trình phát triển của chúng. Nghiên cứu mới đã tiến được thêm một bước xa hơn trong việc xác định xem những khối đặc và lạnh này hình thành ra sao trong giai đoạn sớm của vũ trụ.
Những mô phỏng mới nhất hé lộ rằng những dòng vật chất lớn đậm đặc và lạnh có thể va đập với đĩa bồi tụ ở trung tâm của những đám vật chất khổng lồ. Khi việc đó xảy ra, một làn sóng xung kích hình thành. Sóng này nhanh chóng làm mất ổn định đám khí và kích hoạt sự sụp đổ ngay tức khắc của những khối vật chất lớn.
Những khối này có thể nặng hấp hàng chục nghìn lần Mặt Trời, thậm chí trong một số trường hợp có thể lên tới 100.000 lần khối lượng Mặt Trời. Không có gì ngăn cản, chúng nhanh chóng tạo thành những ngôi sao khổng lồ mà các nhà thiên văn gọi là sao siêu nặng.
Các nhà thiên văn vẫn chưa biết liệu các sao siêu nặng có từng thực sự hình thành trong giai đoạn sớm của vũ trụ hay không. Họ hi vọng rằng những quan sát tiếp theo của kính thiên văn không gian James Webb sẽ mang lại manh mối về sự hình thành của các sao và thiên hà đầu tiên, và từ đó xác định xem liệu có phải từng có những "con quái vật" như vậy trong vũ trụ sơ khai.
Nghiên cứu này đã được đăng ở dạng đợi in trên arXiv.
Bryan
Theo Phys.org
