Trong nhiều năm qua, các nhà thiên văn học đã không ngừng tìm kiếm thế hệ sao đầu tiên - những tàn tích nguyên thủy của vũ trụ sơ khai. Và giờ đây, họ có thể vừa mới tìm thấy chúng. Ari Visbal từ Đại học Toledo, bang Ohio (Hoa Kỳ), cùng các cộng sự tin rằng họ đã quan sát thấy những ngôi sao thuộc quần thể III (Population III hay Pop III) sau khi tiến hành phân tích chi tiết các quan sát trước đó của kính thiên văn không gian James Webb (JWST) về một thiên hà xa xôi có tên LAP1-B.
Các sao Pop III được cho là cấu tạo hoàn toàn từ heli và hydro, với một lượng nhỏ liti - những nguyên tố còn sót lại từ sau Big Bang. Chúng hình thành từ rất sớm, khoảng 200 triệu năm sau khi vũ trụ ra đời. Những ngôi sao này cực kỳ hiếm gặp vì đã tắt từ rất lâu, mặc dù các nhà khoa học vẫn hy vọng ánh sáng mờ nhạt từ những vật thể cổ xưa, xa xôi này có thể được phát hiện.
Các ứng viên Pop III trước đây đã bị loại trừ vì không đáp ứng ba dự đoán chính về quá trình hình thành và đặc điểm của chúng. Cụ thể, chúng cần hình thành trong những cụm vật chất tối nhỏ (gọi là các quầng vật chất tối), có khối lượng cực lớn, và tạo thành những cụm sao nhỏ.
Sự trùng khớp hoàn hảo với các dự đoán?
Trong bài báo được công bố trên The Astrophysical Journal Letters, nhóm nghiên cứu cho rằng phát hiện của họ đáp ứng đầy đủ cả ba điều kiện. Trước hết, hệ sao Pop III hình thành trong đúng môi trường mà các nhà khoa học từng dự đoán: một cụm vật chất tối có khối lượng khoảng 50 triệu lần khối lượng của Mặt Trời.
Lý do thứ hai là các ngôi sao này có khối lượng lớn, dao động từ 10 đến 1.000 lần khối lượng của Mặt Trời. Những ngôi sao khổng lồ này tập hợp thành cụm, nhưng chỉ với quy mô nhỏ, tổng khối lượng chỉ vài nghìn lần khối lượng Mặt Trời, việc đó xác nhận dự đoán thứ ba.
“LAP1-B là ứng viên Pop III đầu tiên phù hợp với cả ba dự đoán lý thuyết then chốt cho các nguồn Pop III cổ điển,” các nhà nghiên cứu viết.
Bằng chứng bổ sung đến từ khí bao quanh LAP1-B, cho thấy các dấu hiệu quang phổ đặc biệt và chỉ chứa một lượng rất nhỏ các kim loại. Điều này phù hợp với kịch bản hệ sao này còn rất trẻ, trong đó một số sao khối lượng lớn đầu tiên vừa mới kết thúc vòng đời bằng các vụ nổ supernova, trộn vào khí xung quanh những nguyên tố sơ khai này.
Các bước tiếp theo
Dù nghiên cứu này thực sự rất đáng chú ý, đây vẫn chưa phải là bằng chứng xác thực hoàn toàn cho sự tồn tại của sao Pop III. Vẫn còn một số điểm chưa chắc chắn, chẳng hạn như chính xác bao nhiêu vật chất đã được phóng ra từ các vụ nổ supernova đầu tiên, và liệu các mô hình máy tính hiện tại có mô tả chính xác cơ chế vật lý của vũ trụ sơ khai hay không.
Tuy nhiên, trong khi chờ đợi sự xác nhận chính thức, nghiên cứu mới này có thể cung cấp lộ trình cho việc tìm kiếm các vật thể xa xôi khác bằng cách kết hợp khả năng của JWST với các kỹ thuật như thấu kính hấp dẫn. Phương pháp này, vốn giúp phát hiện ra LAP1-B, cho thấy đây có thể chỉ là bước khởi đầu.
“LAP1-B có thể chỉ là phần nổi của tảng băng trôi trong nghiên cứu các sao Pop III thông qua thấu kính hấp dẫn từ các cụm thiên hà,” nhóm nghiên cứu nhận định.
R.T
Theo Phys.org
