Phát hiện 55 thiên hà 'bỏ trốn' nhanh gấp 80 lần tốc độ âm thanh

Sử dụng kính thiên văn Gaia của châu Âu, các nhà thiên văn học đã xác định được 55 ngôi sao chạy trốn đang bị đẩy ra với tốc độ cao từ một cụm sao trẻ dày đặc trong Đám mây Magellan Lớn (LMC), một thiên hà vệ tinh của Dải Ngân Hà. Đây là lần đầu tiên người ta nhìn thấy nhiều ngôi sao như vậy thoát ra khỏi một cụm sao duy nhất.

Cụm sao R136, nằm cách xa khoảng 158.000 năm ánh sáng, là nơi sinh sống của hàng trăm nghìn ngôi sao và nằm trong một vùng rộng lớn có sự hình thành sao mạnh mẽ trong LMC. Đây là nơi sinh sống của một số ngôi sao lớn nhất mà các nhà thiên văn học từng thấy, một số ngôi sao có khối lượng gấp 300 lần khối lượng mặt trời.

Các ngôi sao chạy trốn đã bị đẩy ra trong hai vụ nổ trong hai triệu năm qua. Một số trong đó đang chạy trốn khỏi nơi ở của chúng với tốc độ hơn 100.000 km/giờ — nhanh hơn khoảng 80 lần so với tốc độ âm thanh trên Trái đất. Các ngôi sao chạy trốn đủ lớn để chết trong các siêu tân tinh, để lại các hố đen hoặc sao neutron, sẽ hoạt động giống như tên lửa vũ trụ, phát nổ cách điểm xuất phát của chúng tới 1.000 năm ánh sáng.

Phát hiện này được thực hiện bởi một nhóm các nhà thiên văn học do nhà nghiên cứu Mitchel Stoop của Đại học Amsterdam dẫn đầu bằng cách sử dụng Gaia, công cụ theo dõi chính xác vị trí của hàng tỷ ngôi sao. Những phát hiện này làm tăng số lượng các ngôi sao chạy trốn đã biết lên gấp 10 lần.

Các nhà khoa học cho rằng, các ngôi sao bị trục xuất khỏi các cụm sao trẻ như R136 — ước tính chưa đến 2 triệu năm tuổi khi các ngôi sao mới sinh đông đúc giao nhau và khiến quỹ đạo bị phá vỡ do lực hấp dẫn. Tuy nhiên, điều khiến nhóm nghiên cứu ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng đã có hơn một sự kiện thoát lớn xảy ra ở R136, và sự kiện thứ hai xảy ra khá gần đây (ít nhất là theo thuật ngữ vũ trụ).

Người ta cho rằng hai sự kiện này đã khiến R136 phóng đi một phần ba số ngôi sao lớn nhất của nó trong vài triệu năm qua.

Những ngôi sao khổng lồ như những ngôi sao được phóng ra từ cụm sao trẻ này có thể sáng hơn mặt trời hàng triệu lần, phát ra phần lớn năng lượng của chúng dưới dạng ánh sáng cực tím mạnh. Nhưng sức mạnh này phải trả giá: Những ngôi sao khổng lồ như thế này đốt cháy nhiên liệu của chúng cho phản ứng tổng hợp hạt nhân rất nhanh. Điều này có nghĩa là, trong khi mặt trời của chúng ta sẽ sống trong khoảng 10 tỷ năm, thì cuộc sống của các ngôi sao khổng lồ sẽ kết thúc chỉ sau hàng triệu năm.

Cụm sao Prima donna đang mất dần sức mạnh

R136 không chỉ đặc biệt vì có rất nhiều ngôi sao khổng lồ. Nó còn là cụm sao "prima donna" của vùng sao hình thành lớn nhất trong không gian, cách Trái Đất năm triệu năm ánh sáng.

Sự tái ion hóa của vũ trụ ám chỉ một giai đoạn quan trọng trong quá trình tiến hóa của vũ trụ xảy ra khi vũ trụ hiện đã 13,8 tỷ năm tuổi còn là một đứa trẻ sơ sinh, khoảng một tỷ năm tuổi. Vào thời điểm này, ánh sáng từ các ngôi sao đầu tiên tạo ra các bong bóng khí ion hóa trong vật chất giữa các vì sao. Các bong bóng ion hóa này phát triển đồng bộ với các thiên hà đầu tiên, tái ion hóa tất cả hydro bằng cách tách các electron khỏi hạt nhân hydro. Điều này đánh dấu sự chuyển đổi từ giai đoạn Bình minh vũ trụ sang giai đoạn vũ trụ "trưởng thành" cho phép tiến hóa các thiên hà "bình thường".

"R136 chỉ mới hình thành cách đây 1,8 triệu năm, và vì vậy các ngôi sao chạy trốn có thể chưa quá xa đến mức không thể xác định được chúng", De Koter kết luận.