Gần đây, thị trường vàng có những biến động dữ dội. Bạn có đặc biệt chú ý đến nó không? Theo Hội đồng Vàng Thế giới, tổng lượng vàng được khai thác trên toàn cầu đến cuối năm 2025 là khoảng 216.000 đến 220.000 tấn[1]—đủ để lấp đầy khoảng 4,5 bể bơi Olympic (dài 50 mét, rộng 25 mét và sâu 2 mét).


Nguồn: CCTV News

Vàng luôn là biểu tượng của sự giàu có. Không chỉ vậy, nó còn là một trong những nguyên liệu công nghiệp cực kỳ quan trọng.

Vàng có tính dẫn điện, dẫn nhiệt và độ dẻo tuyệt vời nên được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận cốt lõi của điện thoại di động, máy tính, chip và các sản phẩm điện tử khác để đảm bảo độ ổn định của việc truyền tín hiệu; trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, nó có thể được sử dụng để chế tạo lớp phủ cho tàu vũ trụ chống lại các tia vũ trụ và nhiệt độ khắc nghiệt; Trong lĩnh vực y tế, hợp kim vàng được sử dụng để chế tạo răng giả, ống đỡ động mạch tim và các thiết bị khác, vừa có khả năng tương thích sinh học vừa có độ bền. Ngoài ra, vàng còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như in ấn chống giả, sản xuất dụng cụ chính xác...

Nhưng bạn đã bao giờ nghĩ vàng đến từ đâu chưa?

Trái đất không có khả năng làm được điều này.

Hầu hết các nguyên tố xung quanh chúng ta, chẳng hạn như oxy tạo nên không khí, carbon tạo nên sự sống và sắt tạo nên thép, đều được sinh ra bên trong các ngôi sao— - Ngôi sao giống như những "lò nung" tự nhiên trong vũ trụ. Thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân trong lõi, các nguyên tố nhẹ (hydro và heli) được rèn từng bước thành các nguyên tố nặng hơn (các nguyên tố khác ngoài hydro và heli như carbon, nitơ, oxy, silicon, sắt, v.v.).

Tuy nhiên, "khả năng rèn" của một ngôi sao cũng có giới hạn trên rõ ràng, đó là điều mà thiên văn học gọi là "giới hạn sắt": khi phản ứng tổng hợp hạt nhân bên trong ngôi sao đạt đến nguyên tố sắt, nó sẽ dừng lại hoàn toàn. Tất cả các nguyên tố sau sắt trong bảng tuần hoàn không thể được tạo ra bằng phản ứng tổng hợp hạt nhân thông thường bên trong các ngôi sao.

Nếu bạn muốn biến các nguyên tử sắt thành các nguyên tố nặng hơn nó - các kim loại quý như vàng và bạch kim, bạn không những không giải phóng năng lượng mà còn phải nuốt một lượng năng lượng khổng lồ. Mức năng lượng này vượt xa môi trường bên trong bất kỳ ngôi sao nào. Ngay cả ngôi sao nặng nhất trong vũ trụ cũng không thể đạt được điều kiện như vậy.

Trong một thời gian dài, các nhà thiên văn học nghi ngờ rằng vàng đến từ một sự kiện cực đoan: sự va chạm của hai sao neutron.

Vụ va chạm cuối cùng của các ngôi sao chết

Cái gọi là "sao neutron" là tàn dư còn sót lại sau cái chết của một ngôi sao lớn. Sau khi ngôi sao đốt cháy hết nhiên liệu hạt nhân, nó sẽ sụp đổ mạnh dưới lực hấp dẫn của chính nó và vật chất trong lõi của nó bị nén đến mức cực độ. Một ngôi sao neutron điển hình chỉ có đường kính khoảng 20 km (tương đương với kích thước của một thành phố) và có khối lượng bằng 1,4 mặt trời. Một thìa vật chất của sao neutron nặng hàng trăm triệu tấn.

Khi hai ngôi sao neutron chuyển động xoắn ốc gần nhau hơn dưới tác dụng của trọng lực và cuối cùng va chạm dữ dội, nhiệt độ và áp suất tại thời điểm va chạm đủ để rèn vật liệu thành kim loại quý như vàng và bạch kim. Năm 2017, các nhà thiên văn học đã lần đầu tiên “nhìn thấy” quá trình này bằng chính mắt mình.

Vào ngày 17 tháng 8 năm 2017, máy dò sóng hấp dẫn LIGO ở Hoa Kỳ và máy dò VIRGO ở Châu Âu đã thu được một tập hợp tín hiệu sóng hấp dẫn cùng một lúc. Chỉ 1,7 giây sau, Kính viễn vọng Không gian tia Gamma Fermi cũng phát hiện được một vụ nổ tia gamma.

Sau đó, khoảng 70 kính thiên văn mặt đất và không gian trên khắp thế giới đã tiến hành các quan sát tiếp theo từ nhiều dải tần như hồng ngoại, tia X, tia cực tím và vô tuyến, xác nhận rằng tín hiệu đến từ sự kiện hợp nhất sao neutron đôi, xảy ra trong thiên hà Hydra NGC4993, cách trái đất 130 triệu năm ánh sáng.

Quan sát này xác nhận rằng các sản phẩm va chạm thực sự có chứa một lượng lớn các nguyên tố nặng [2].


Hình ảnh do Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, LIGO Hoa Kỳ và các tổ chức khác cung cấp cho thấy hai sao neutron đang hợp nhất. Nguồn ảnh: Tân Hoa Xã

"Hợp nhất trong một sáp nhập" - bí mật của "vùng ngoại ô vũ trụ"

Nguồn vàng cuối cùng đã được tìm thấy. Nhưng rồi một vấn đề mới nảy sinh: Các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng ở vùng bên ngoài của nhiều thiên hà, các ngôi sao cũng chứa vàng và bạch kim. Điều này thật kỳ lạ. Vùng bên ngoài của các thiên hà là vùng ngoại vi của vũ trụ, có ít ngôi sao và ít vụ nổ siêu tân tinh. Về mặt logic, không nên có quá nhiều yếu tố. Số vàng này đến từ đâu?

Gần đây, một nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn đã đưa ra câu trả lời khả thi cho vấn đề khó khăn này.

Vào ngày 6 tháng 9 năm 2023, Thiết bị theo dõi vụ nổ tia Gamma trên vệ tinh Fermi đã chụp được một vụ nổ tia gamma ngắn nhưng dữ dội và ghi lại nó là GRA 230906A. Các vụ nổ tia gamma là một trong những vụ nổ dữ dội nhất trong vũ trụ và những vụ nổ kéo dài trong thời gian ngắn thường là dấu hiệu của sự va chạm giữa các sao neutron.

Kính thiên văn Fermi có trường nhìn rộng nhưng vị trí của nó không đủ chính xác. Tiếp theo, Đài quan sát Swift của Neil Grylls tiếp quản và thu hẹp địa điểm một chút. Sau đó, Đài quan sát tia X Chandra đến hiện trường, sử dụng 18 tiếng rưỡi phơi sáng để xác định tọa độ của nguồn phát nổ.

Sau khi xác định tọa độ, các nhà thiên văn học đã hướng Kính viễn vọng Không gian Hubble vào vị trí đó và nhìn thấy một cảnh tượng bất ngờ: có một thiên hà cực kỳ mờ nhạt và cực kỳ nhỏ, ẩn mình trong một luồng khí khổng lồ dài 600.000 năm ánh sáng. Dải Ngân hà của chúng ta có chiều dài khoảng 100.000 năm ánh sáng và dòng khí này dài gấp sáu lần.

Hình minh họa của nghệ sĩ này cho thấy một nhóm thiên hà hợp nhất cách đây khoảng 8,5 tỷ năm. Một cặp sao neutron hợp nhất ở một trong các thiên hà đã gây ra vụ nổ kilonova, tạo ra vụ nổ tia gamma ở xa nhất từng được phát hiện. Nguồn hình ảnh: Trung tâm X-quang Maria Cristina Fortuna/NASA/Chandra.

Bản thân dòng khí là tàn tích của một vụ va chạm cũ. Hàng trăm triệu năm trước, một nhóm thiên hà đã va chạm vào nhau. Thủy triều hấp dẫn khổng lồ đã hút khí và bụi ra khỏi mỗi thiên hà và ném nó vào không gian liên thiên hà, tạo thành dòng sông khí dài ngoạn mục này. Và trên dòng sông dài này, vật chất được kéo ra từ từ tụ lại, nguội đi rồi sụp đổ, và một thiên hà nhỏ đã ra đời.

Câu chuyện bắt đầu trở nên tinh tế từ đây. Nhiều ngôi sao được sinh ra trong thiên hà nhỏ này, và hai ngôi sao khổng lồ trong số đó đã kết thúc cuộc đời và sụp đổ thành sao neutron. Hai ngôi sao neutron được đẩy ngày càng gần hơn bởi lực hấp dẫn. Sau một vòng xoắn ốc dài, cuối cùng họ cũng va chạm vào nhau. Vụ va chạm tạo ra chớp sáng của vụ nổ tia gamma và cũng tạo ra các nguyên tố nặng như vàng và bạch kim, chúng nằm rải rác ở vùng ngoài của thiên hà và trong không gian giữa các thiên hà.

Một vụ va chạm đã sinh ra một vụ va chạm khác. Các thiên hà va chạm với các thiên hà, tạo ra một dòng sông khí; những thiên hà nhỏ mọc ra từ dòng sông khí; hai ngôi sao neutron trong các thiên hà nhỏ lại va chạm nhau, làm phân tán vàng mới tạo ra theo mọi hướng. Chuỗi nhân quả này kéo dài hàng trăm triệu năm và kết nối hai sự kiện dữ dội từ quy mô thiên hà đến quy mô hạt nhân nguyên tử.

“Giả kim thuật” của vũ trụ

Và câu hỏi khiến các nhà thiên văn học bối rối—tại sao lại có vàng trong các ngôi sao ở rìa các thiên hà—giờ đây đã có lời giải thích thú vị. Các vụ va chạm sao neutron như GRA 230906A, xảy ra ở vùng ngoài của các thiên hà hoặc thậm chí trong không gian giữa các thiên hà, có thể tạo ra các nguyên tố nặng ở vị trí cách xa trung tâm các thiên hà. Những nguyên tố này hòa trộn vào chất khí xung quanh và khi thế hệ sao tiếp theo được sinh ra từ chất khí này, vàng và bạch kim sẽ xuất hiện một cách tự nhiên trong đó.

4,7 tỷ năm ánh sáng, trong một thiên hà nhỏ ẩn sâu trong dòng sông khí, tàn tích của hai ngôi sao chết đã hoàn thành vụ va chạm cuối cùng, tạo ra một mẻ vàng, sau đó tan vào không gian giữa các vì sao, chờ đợi được các ngôi sao trong tương lai hấp thụ. Toàn bộ quá trình không có mục đích và hoàn toàn là kết quả của lực hấp dẫn và vật lý hạt nhân vận hành theo các quy luật. Nhưng chính bộ quy tắc này đã cho phép vũ trụ luyện chế vàng thật ở những góc hoang vắng nhất.

Tài liệu tham khảo

[1] https://www.gold.org/goldhub/data/how-much-gold?utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=GOLDHUB%3A+Your+Weekly+Gold+Market+Round-up%2C+March+22%2C+2024

[2] https://baijiahao.baidu.com/s?id=1581440390226754196&wfr=spider&for=pc

[3]https://iops Science.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae2a2f#artAbst

Đã lên kế hoạch và sản xuất

Tác giả丨Khoa học thiên văn học Steed người sáng tạo

đánh giá丨Huang Song Phó Giáo sư, Khoa Thiên văn học, Đại học Thanh Hoa

Người lập kế hoạch丨Xu Lai

Biên tập viên丨Yang Yaping

Người đánh giá｜Xu Lai, Zhang Linlin