Phát hiện mới về cái chết của những ngôi sao khổng lồ

Theo hiểu biết hiện nay, phần lớn các ngôi sao khổng lồ sau khi cạn nhiên liệu sẽ sụp đổ thành hố đen - những thiên thể có lực hấp dẫn mạnh đến mức ánh sáng cũng không thể thoát ra.

Ảnh minh họa. (Nguồn: Getty Images)

Một nghiên cứu do các nhà khoa học Australia thực hiện vừa cung cấp bằng chứng về một dạng sao nổ cực hiếm, qua đó mở ra cách lý giải rõ ràng hơn cho những sự kiện dữ dội bậc nhất trong vũ trụ.

Kết quả cho thấy không phải mọi ngôi sao sau khi kết thúc vòng đời đều để lại dấu vết dưới dạng hố đen như nhận thức lâu nay.

Công trình được công bố trên tạp chí Nature, sử dụng dữ liệu từ các tín hiệu song hấp dẫn để nghiên cứu cách những ngôi sao có khối lượng lớn nhất “chết đi.”

Phát hiện này không chỉ củng cố các mô hình lý thuyết trước đây mà còn chỉ ra sự tồn tại của một “khoảng cấm” bí ẩn trong phân bố khối lượng của hố đen.

Theo hiểu biết hiện nay, phần lớn các ngôi sao khổng lồ sau khi cạn nhiên liệu sẽ sụp đổ thành hố đen - những thiên thể có lực hấp dẫn mạnh đến mức ánh sáng cũng không thể thoát ra.

Tuy nhiên, với các ngôi sao có khối lượng đặc biệt lớn, khoảng từ 130 đến 250 lần khối lượng Mặt Trời, quá trình này diễn ra theo một hướng khác.

Cụ thể, chúng có thể phát nổ dưới dạng siêu tân tinh bất ổn cặp đôi (PISN) - một kiểu siêu tân tinh đặc biệt. Khi đó, nhiệt độ trong lõi sao tăng cao, tạo ra các cặp hạt và phản hạt, làm mất cân bằng áp suất bên trong và kích hoạt một vụ nổ hủy diệt hoàn toàn.

Kết quả là ngôi sao bị phá hủy triệt để, không để lại lõi hay bất kỳ tàn dư nào, đồng nghĩa với việc không hình thành hố đen.

Dựa trên các quan sát, nhóm nghiên cứu xác định một vùng khối lượng hố đen hiếm gặp, được gọi là “khoảng cấm,” bắt đầu từ mức trên khoảng 45 lần khối lượng Mặt Trời. Trong khoảng này, hầu như không tồn tại các hố đen hình thành trực tiếp từ sự sụp đổ của sao.

Các nhà khoa học cho rằng những hố đen hiếm hoi xuất hiện trong dải khối lượng này nhiều khả năng không phải sản phẩm của một ngôi sao đơn lẻ, mà được hình thành từ sự hợp nhất của các hố đen nhỏ hơn.

Phát hiện trên dựa vào việc phân tích sóng hấp dẫn - những gợn sóng trong không - thời gian sinh ra khi các vật thể có khối lượng cực lớn, như hố đen, va chạm hoặc hợp nhất.

Nhờ công nghệ quan sát hiện đại, các nhà khoa học có thể ghi nhận và giải mã những tín hiệu phát ra từ các sự kiện diễn ra cách Trái Đất hàng tỷ năm ánh sáng.

Việc xác nhận “khoảng cấm” này có ý nghĩa quan trọng trong việc giải thích vòng đời của các ngôi sao lớn nhất, đồng thời giúp làm rõ hơn nguồn gốc và cơ chế hình thành của hố đen.

Phát hiện mới được xem như một mảnh ghép còn thiếu, góp phần lý giải vì sao có những ngôi sao biến mất hoàn toàn sau vụ nổ, trong khi những ngôi sao khác lại để lại các “tàn tích” cực đoan như hố đen.

Nguồn Vietnam+