Tại một trong những vụ nổ tia gamma sáng nhất từng được quan sát, các nhà khoa học đã phát hiện ra sự sản sinh ra các nguyên tố hóa học quý hiếm sau sự hợp nhất của các sao neutron có tên là GRA230307A. Các nhà nghiên cứu sử dụng nhiều kính thiên văn khác nhau, bao gồm cả Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA, đã phát hiện ra sự hiện diện của các nguyên tố hóa học nặng như Tellurium. Khám phá này cung cấp những hiểu biết sâu sắc về sự tổng hợp các nguyên tố nặng cần thiết cho sự sống và thách thức những giả định trước đây về thời gian của các vụ nổ tia gamma. Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc đạt được sự hiểu biết sâu sắc hơn về những sự hợp nhất này và những tác động cơ bản của chúng đối với vũ trụ.

Các nhà khoa học đã quan sát thấy các nguyên tố hóa học hiếm trong vụ nổ tia gamma Gbps230307A được tạo ra bởi sự hợp nhất của các sao neutron. Khám phá này thách thức sự hiểu biết hiện tại về các vụ nổ tia gamma và cung cấp những hiểu biết sâu sắc về thành phần nguyên tố của vũ trụ.

Các nhà thiên văn học đã quan sát thấy sự hình thành các nguyên tố hóa học hiếm trong vụ nổ tia gamma sáng thứ hai từng được ghi nhận, cung cấp manh mối mới về cách hình thành các nguyên tố nặng.

Các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy vụ nổ tia gamma sáng bất thường, Gbps230307A, gây ra bởi sự hợp nhất sao neutron. Vụ nổ được quan sát bằng nhiều kính viễn vọng trên mặt đất và trên không gian, bao gồm Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA, Kính viễn vọng Không gian Tia Gamma Fermi và Đài thiên văn Neil Gales Swift.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế gồm các chuyên gia từ Đại học Birmingham đã công bố kết quả nghiên cứu của họ trên tạp chí Nature vào ngày 25 tháng 10, tiết lộ rằng họ đã phát hiện ra nguyên tố hóa học nặng Tellurium sau vụ nổ.

Các nguyên tố khác cần thiết để duy trì sự sống trên Trái đất, chẳng hạn như iốt và thori, cũng có thể nằm trong số những vật chất thoát ra từ vụ nổ, còn được gọi là kilonova.

Kionova và thiên hà chủ

Một nhóm các nhà khoa học đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA để quan sát vụ nổ tia gamma sáng bất thường GRA230307A và kilonova liên quan của nó. Kilovars (vụ nổ do sự hợp nhất của sao neutron với lỗ đen hoặc sao neutron khác) là cực kỳ hiếm, khiến những sự kiện này khó quan sát được. Khả năng hồng ngoại có độ nhạy cao của Webb đã giúp các nhà khoa học xác định địa chỉ nhà của hai sao neutron đã tạo ra kilonovae.

Hình ảnh này từ thiết bị NIRCam (Camera cận hồng ngoại) của Webb làm nổi bật môi trường cục bộ của kilonova của Gbps230307A và thiên hà mẹ trước đây của nó, cũng như các thiên hà và ngôi sao tiền cảnh khác. Các sao neutron bị đẩy ra khỏi thiên hà mẹ của chúng và di chuyển quãng đường khoảng 120.000 năm ánh sáng, bằng đường kính của Dải Ngân hà, trước khi hợp nhất hàng trăm triệu năm sau đó. Nguồn hình ảnh: NASA, ESA, CSA, STScI, Andrew Levan (IMAPP, Warw)

Đồng tác giả nghiên cứu Ben Gompert, Trợ lý Giáo sư Thiên văn học tại Đại học Birmingham, Tiến sĩ Z giải thích: "Các vụ nổ tia gamma đến từ các luồng tia mạnh di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, trong trường hợp này là do sự va chạm giữa hai sao neutron." khác trước khi vụ va chạm tạo ra vụ nổ tia gamma mà chúng tôi quan sát được vào tháng 3 năm nay. Địa điểm sáp nhập có chiều dài bằng Dải Ngân hà bên ngoài thiên hà quê hương của chúng (khoảng 120.000 năm ánh sáng), có nghĩa là chúng phải được phóng cùng nhau.

Gompertz giải thích: "Các sao neutron va chạm cung cấp các điều kiện cần thiết để tổng hợp các nguyên tố rất nặng và ánh sáng phóng xạ của các nguyên tố mới này cung cấp năng lượng cho kilonova mà chúng tôi phát hiện khi vụ nổ mờ dần. Kilovars cực kỳ hiếm và khó quan sát và nghiên cứu, đó là lý do tại sao khám phá này rất thú vị." vụ nổ tia gamma sáng nhất từng được quan sát, sáng hơn một triệu lần so với toàn bộ Dải Ngân hà cộng lại. Đây là lần phát hiện thứ hai về một nguyên tố nặng đơn lẻ bằng cách sử dụng các quan sát quang phổ sau sự hợp nhất của các sao con cung cấp những hiểu biết có giá trị về cách các khối xây dựng quan trọng cho sự sống hình thành

.Andrew Levan, tác giả chính của nghiên cứu và giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học Radboud ở Hà Lan, cho biết: "Chỉ hơn 150 năm sau khi Dmitri Mendeleev viết ra bảng tuần hoàn, giờ đây chúng ta cuối cùng cũng có thể bắt đầu lấp đầy những khoảng trống cuối cùng. Nhờ tầm nhìn của James Webb. Kính viễn vọng cho phép chúng ta hiểu mọi thứ được tạo ra ở đâu."

Hiểu được thời lượng của tia gamma vụ nổ

GR230307A kéo dài 200 giây, nghĩa là nó được phân loại là một vụ nổ tia gamma kéo dài. Điều này là bất thường vì các vụ nổ tia gamma ngắn, kéo dài chưa đầy hai giây, thường do sự hợp nhất sao neutron gây ra. Những vụ nổ tia gamma kéo dài như thế này thường được gây ra bởi cái chết bùng nổ của các ngôi sao lớn.

Các nhà nghiên cứu hiện đang tìm cách tìm hiểu thêm về cách các vụ sáp nhập sao neutron này xảy ra và cách chúng cung cấp năng lượng cho các vụ nổ tạo ra nguyên tố khổng lồ này.

Tiến sĩ Samantha Oates, đồng tác giả của nghiên cứu và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Birmingham, hiện là giảng viên tại Đại học Lancaster, cho biết: "Chỉ vài năm trước, những khám phá như thế này là không thể, nhưng nhờ có Kính viễn vọng Không gian James Webb, chúng ta có thể quan sát những sự hợp nhất này một cách chi tiết."

Tiến sĩ Gompertz kết luận: "Cho đến gần đây, chúng tôi không nghĩ rằng các vụ sáp nhập có thể tạo ra các vụ nổ tia gamma trong hơn hai giây. Công việc tiếp theo của chúng tôi là tìm ra thêm những vụ sáp nhập kéo dài này và hiểu rõ hơn điều gì đang thúc đẩy chúng, cũng như liệu các nguyên tố nặng hơn có được tạo ra hay không. Khám phá này mở ra cánh cửa cho một sự hiểu biết mang tính biến đổi về vũ trụ của chúng ta và cách nó hoạt động."