Một nhóm các nhà thiên văn học từ nhiều quốc gia đã đạt được một cột mốc đầu tiên trong việc thăm dò vũ trụ sơ khai khi sử dụng kính thiên văn không gian James Webb (JWST) để phát hiện một supernova - vụ nỗ dữ dội cuối đời của một sao khối lượng lớn - ở một khoảng cách vũ trụ chưa từng có.
Vụ nổ, được ký hiệu là 'SN in GRB 250314A' (tức là vụ nổ supernova trong vụ bùng sáng GRB 250314A), xảy ra khi vũ trụ mới chỉ khoảng 730 triệu năm tuổi, tức là trong một thời kỳ được gọi là tái ion hóa của vũ trụ. Phát hiện đáng kinh ngạc này mang lại cái nhìn trực tiếp về những khoảnh khắc cuối cùng của một ngôi sao khối lượng lớn từ thời kỳ mà những sao và thiên hà đầu tiên chỉ vừa mới bắt đầu hình thành.
Sự kiện này, được báo cáo trong bài báo khoa học vừa công bố trên Astronomy & Astrophysics, ban đầu được nhận diện thông qua một vụ bùng phát bức xạ năng lượng cao rất sáng, được gọi là vụ nổ tia gamma kéo dài (long-duration Gamma-Ray Burst), do đài quan sát đa bước sóng trên không gian SVOM (Variable Objects Monitor - có nghĩa là thiết bị dùng để theo dõi các vật thể biến quang) phát hiện vào ngày 14 tháng 3 năm 2025. Các quan sát tiếp theo bằng kính thiên văn của đài VLT của ESO đã xác nhận khoảng cách cực lớn của sự kiện này.
Phát hiện then chốt đến từ các quan sát có mục tiêu bằng camera cận hồng ngoại (NIRCam) của JWST, được thực hiện khoảng 110 ngày sau vụ bùng phát. Các nhà khoa học đã có thể tách ánh sáng của vụ nổ ra khỏi ánh sáng mờ nhạt của thiên hà chủ nền phía sau.
Đồng tác giả nghiên cứu, nhà vật lý thiên văn tại Trường Vật lý UCD, Tiến sĩ Antonio Martin-Carrillo, cho biết: “Quan sát then chốt - hay ‘bằng chứng quyết định’ - kết nối cái chết của các sao khối lượng lớn với các vụ bùng phát tia gamma (viết tắt là GRB) chính là việc phát hiện một supernova xuất hiện tại cùng một vị trí trên bầu trời. Hầu như mọi supernova từng được nghiên cứu đều nằm tương đối gần chúng ta, chỉ có rất ít ngoại lệ cho đến nay. Khi chúng tôi xác nhận được niên đại của supernova này, chúng tôi nhận ra đây là một cơ hội độc nhất để thăm dò trạng thái của vũ trụ thời đó cũng như các loại sao đã tồn tại và kết thúc vòng đời vào giai đoạn ấy.
“Dựa trên các mô hình về quần thể supernova liên quan đến GRB trong vũ trụ lân cận của chúng ta, chúng tôi đã đưa ra một số dự đoán về dạng phát xạ và sử dụng chúng để đề xuất một quan sát mới với kính thiên văn không gian James Webb. Điều khiến chúng tôi ngạc nhiên là mô hình hoạt động cực kỳ tốt, và supernova được quan sát dường như rất phù hợp với kiểu cái chết của các ngôi sao mà chúng ta vẫn thường xuyên thấy ngày nay. Chúng tôi cũng có thể thoáng nhìn được thiên hà đã chứa ngôi sao đang chết này.”
Dữ liệu cho thấy supernova xa xôi này có độ sáng và các đặc tính quang phổ đáng ngạc nhiên là rất giống với supernova nguyên mẫu gắn với GRB, SN 1998bw, từng bùng nổ trong vũ trụ lân cận.
Sự tương đồng này cho thấy ngôi sao khối lượng lớn sụp đổ để tạo ra GRB 250314A không khác biệt đáng kể so với các tiền thân GRB được quan sát gần đây, bất chấp các điều kiện vật lý rất khác biệt (chẳng hạn như độ kim loại thấp hơn) trong vũ trụ sơ khai. Các quan sát cũng đã loại trừ khả năng đây là một sự kiện sáng hơn nhiều, chẳng hạn như supernova siêu sáng (SLSN).
Những kết quả này thách thức giả định rằng các ngôi sao của vũ trụ sơ khai, được hình thành trong môi trường có độ kim loại cực thấp, sẽ tạo ra những vụ nổ sao khác biệt rõ rệt - có thể sáng hơn hoặc xanh hơn - so với những gì chúng ta quan sát ngày nay.
Mặc dù phát hiện này cung cấp một cái mốc quan trọng để hiểu thêm về quá trình tiến hóa sao trong vũ trụ sơ khai, nó đồng thời cũng mở ra những câu hỏi mới về tính đồng nhất đáng ngạc nhiên của các vụ nổ sao được quan sát.
Nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ tiến hành một đợt quan sát JWST thứ hai trong vòng một đến hai năm tới. Vào thời điểm đó, ánh sáng của supernova được kỳ vọng sẽ mờ đi đáng kể (giảm hơn hai cấp sáng), cho phép nhóm nghiên cứu đặc trưng hóa hoàn toàn các tính chất của thiên hà chủ mờ nhạt và xác nhận chính xác lượng bức xạ tới từ supernova này.
Bryan
Theo Phys.org
