Hai nhà thiên văn học nghĩ rằng họ đã xác định chính xác vụ va chạm sao cổ đại đã tạo cho hệ mặt trời của chúng ta bộ đệm vàng và bạch kim quý giá - dù sao thì cũng có một số.
Trong một nghiên cứu mới được công bố ngày 1 tháng 5 trên tạp chí Nature, bộ đôi đã phân tích tàn dư của các đồng vị phóng xạ, hoặc các phiên bản của các phân tử có số lượng neutron khác nhau, trong một thiên thạch rất cũ. Sau đó, họ so sánh các giá trị đó với các tỷ lệ đồng vị được tạo ra bởi một mô phỏng máy tính của các vụ sáp nhập sao neutron - các va chạm sao lớn có thể gây ra các gợn sóng trong thời gian không gian.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một vụ va chạm sao neutron duy nhất, bắt đầu khoảng 100 triệu năm trước khi hệ mặt trời của chúng ta hình thành và nằm cách chúng ta 1.000 năm ánh sáng, có thể đã cung cấp cho khu vực vũ trụ của chúng ta nhiều nguyên tố nặng hơn sắt, có 26 proton. Điều này bao gồm khoảng 70% các nguyên tử curium của hệ mặt trời đầu tiên của chúng ta và 40% các nguyên tử plutonium của nó, cộng với nhiều triệu pound kim loại quý như vàng và bạch kim. Tổng cộng, vụ tai nạn ngôi sao cổ đại này có thể đã mang lại cho hệ mặt trời của chúng ta 0,3% tất cả các nguyên tố nặng của nó, các nhà nghiên cứu nhận thấy - và chúng ta mang theo một số trong số chúng bên mình mỗi ngày.
Ông nói thêm rằng, nếu bạn đeo nhẫn cưới bằng vàng hoặc bạch kim, bạn cũng sẽ đeo một chút quá khứ vũ trụ bùng nổ. "Khoảng 10 miligam của nó có khả năng hình thành 4,6 tỷ năm trước", Bartos nói.
Có vàng trong họ sao thar
Làm thế nào để một ngôi sao làm cho một chiếc nhẫn cưới? Phải mất một vụ nổ vũ trụ sử thi (và một vài tỷ năm kiên nhẫn).
Các nguyên tố như plutoni, vàng, bạch kim và các chất khác nặng hơn sắt được tạo ra trong một quá trình gọi là bắt neutron nhanh (còn gọi là quá trình r), trong đó một hạt nhân nguyên tử nhanh chóng phát sáng ra một bó neutron tự do trước khi hạt nhân có thời gian phân rã phóng xạ. Quá trình này chỉ xảy ra do kết quả của các sự kiện cực đoan nhất của vũ trụ - trong các vụ nổ sao được gọi là siêu tân tinh hoặc va chạm sao neutron - nhưng các nhà khoa học không đồng ý về việc hai hiện tượng này chịu trách nhiệm chính trong việc tạo ra các nguyên tố nặng trong vũ trụ.
Trong nghiên cứu mới của họ, Bartos và đồng nghiệp Szabolcs Marka (thuộc Đại học Columbia ở New York) đưa ra lập luận cho các sao neutron là nguồn nguyên tố nặng chiếm ưu thế trong hệ mặt trời. Để làm như vậy, họ đã so sánh các nguyên tố phóng xạ được bảo tồn trong một thiên thạch cổ đại với các mô phỏng số lượng của sự hợp nhất sao neutron tại các điểm khác nhau trong không gian xung quanh Dải Ngân hà.
"Sao băng chứa tàn dư của các đồng vị phóng xạ được tạo ra bởi các vụ sáp nhập sao neutron", Bartos nói với Live Science trong một email. "Trong khi chúng phân rã từ lâu, chúng có thể được sử dụng để tái tạo lượng đồng vị phóng xạ ban đầu tại thời điểm hệ mặt trời được hình thành."
Thiên thạch trong câu hỏi có chứa các đồng vị phân rã của các nguyên tử plutoni, urani và curium, mà các tác giả của một nghiên cứu năm 2016 trên tạp chí Science Advances đã sử dụng để ước tính số lượng các nguyên tố này có trong hệ mặt trời sơ khai. Bartos và Marka đã cắm các giá trị đó vào một mô hình máy tính để tìm ra có bao nhiêu sự hợp nhất sao neutron cần để lấp đầy hệ mặt trời với số lượng chính xác của các nguyên tố đó.
Một trận đại hồng thủy
Nó chỉ ra rằng một vụ sáp nhập sao neutron duy nhất sẽ thực hiện mánh khóe, nếu nó xảy ra đủ gần với hệ mặt trời của chúng ta - trong vòng 1.000 năm ánh sáng, hoặc khoảng 1% đường kính của Dải Ngân hà.
Các nhà nghiên cứu đã viết rằng sự hợp nhất sao neutron được cho là khá hiếm trong thiên hà của chúng ta, chỉ xảy ra vài lần sau mỗi triệu năm. Supernovas, mặt khác, phổ biến hơn nhiều; theo một nghiên cứu năm 2006 từ Cơ quan Vũ trụ châu Âu, một ngôi sao khổng lồ sẽ nổ tung trong thiên hà của chúng ta cứ sau 50 năm.
Tỷ lệ siêu tân tinh đó quá cao để tính đến mức độ các nguyên tố nặng được quan sát thấy trong các thiên thạch của hệ mặt trời thời kỳ đầu, Bartos và Marka kết luận, loại trừ chúng là nguồn có khả năng của các nguyên tố đó. Tuy nhiên, một sự hợp nhất sao neutron gần đó phù hợp hoàn hảo với câu chuyện.
Theo Bartos, những kết quả này "làm sáng tỏ" các sự kiện bùng nổ đã giúp tạo ra hệ mặt trời của chúng ta.
