Theo lý thuyết vũ trụ học được chấp nhận rộng rãi nhất, những ngôi sao đầu tiên trong Vũ trụ của chúng ta hình thành khoảng 150 đến 1 tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Theo thời gian, những ngôi sao này bắt đầu kết hợp với nhau để tạo thành các cụm sao cầu, từ từ hợp lại để tạo thành các thiên hà đầu tiên - bao gồm cả Dải Ngân hà của chúng ta. Trong một thời gian, các nhà thiên văn học cho rằng quá trình này bắt đầu cho thiên hà của chúng ta khoảng 13,51 tỷ năm trước.
Theo lý thuyết này, các nhà thiên văn học tin rằng những ngôi sao lâu đời nhất trong Vũ trụ là những ngôi sao khổng lồ tồn tại trong thời gian ngắn đã chết. Tuy nhiên, một nhóm các nhà thiên văn học từ Đại học Johns Hopking gần đây đã phát hiện ra một ngôi sao có khối lượng thấp trong đĩa mỏng Milky Way đi ngay, khoảng 13,5 tỷ năm tuổi. Khám phá này chỉ ra rằng một số ngôi sao sớm nhất trong Vũ trụ có thể còn sống và sẵn sàng để nghiên cứu.
Ngôi sao này được phát hiện là bạn đồng hành của 2MASS J18082002 Lỗi5104378, một phần tử con cách Trái đất khoảng 1.950 năm ánh sáng (trong chòm sao Ara) và có hàm lượng kim loại thấp (tính kim loại). Khi lần đầu tiên được quan sát vào năm 2016, nhóm khám phá đã ghi nhận hành vi bất thường mà họ cho là sự tồn tại của một người bạn đồng hành vô hình - có thể là một ngôi sao neutron hoặc lỗ đen.
Vì lợi ích của nghiên cứu của họ, đã được xuất bản gần đây trong Tạp chí Vật lý thiên văn, nhóm John Hopkins đã quan sát hệ thống sao này từ năm 2016 đến 2017 bằng cách sử dụng Kính thiên văn Magellan tại Đài thiên văn Las Campanas ở Chile. Sau khi quan sát quang phổ từ hệ thống, họ có thể nhận ra sự hiện diện của một ngôi sao thứ cấp cực kỳ mờ nhạt, từ đó được chỉ định là 2MASS J18082002 Lỗi5104378 B.
Kết hợp với các phép đo vận tốc hướng tâm của chính, mang lại ước tính khối lượng, nhóm nghiên cứu xác định rằng ngôi sao này là một ngôi sao có khối lượng kim loại cực thấp, cực thấp. Dựa trên hàm lượng kim loại thấp, họ cũng xác định rằng nó đã 13,5 tỷ năm tuổi, khiến nó trở thành ngôi sao cực kỳ nghèo kim loại lâu đời nhất được phát hiện cho đến nay. Điều này có nghĩa là về mặt vũ trụ, ngôi sao là một thế hệ duy nhất bị xóa khỏi Vụ nổ lớn.
Như Kevin Schlaufman - trợ lý giáo sư vật lý và thiên văn học và là tác giả chính của nghiên cứu - đã chỉ ra trong thông cáo báo chí của JHU Hub, đây là một phát hiện cực kỳ bất ngờ. Ngôi sao này có thể là một trong 10 triệu, anh ấy nói. Nó nói với chúng ta điều gì đó rất quan trọng về các thế hệ ngôi sao đầu tiên.
Trong khi các nhà thiên văn học đã tìm thấy 30 ngôi sao cực kỳ nghèo kim loại cổ đại trong quá khứ, mỗi ngôi sao đều có khối lượng gần đúng của Mặt trời. Tuy nhiên, ngôi sao Schlaufman và nhóm của ông đã tìm thấy chỉ bằng 14% khối lượng Mặt trời (biến nó thành sao lùn đỏ loại M). Ngoài ra, tất cả các ngôi sao kim loại cực thấp được phát hiện trước đây trong thiên hà của chúng ta đều được tìm thấy có quỹ đạo thường đưa chúng đi xa mặt phẳng thiên hà.
Tuy nhiên, hệ sao mới được phát hiện này quay quanh thiên hà của chúng ta trên một quỹ đạo tròn (như Mặt trời của chúng ta), nó giữ tương đối gần mặt phẳng. Khám phá này thách thức một số quy ước thiên văn, và cũng mở ra một số khả năng rất thú vị cho các nhà thiên văn học.
Chẳng hạn, các nhà thiên văn học từ lâu đã đưa ra giả thuyết rằng các ngôi sao sớm nhất hình thành sau Vụ nổ lớn (được gọi là sao III) sẽ được cấu tạo hoàn toàn từ các nguyên tố cơ bản nhất - tức là hydro, heli và một lượng nhỏ lithium. Những ngôi sao này sau đó tạo ra các nguyên tố nặng hơn trong lõi của chúng được giải phóng vào Vũ trụ khi chúng đến hết tuổi thọ và phát nổ dưới dạng siêu tân tinh.
Thế hệ sao tiếp theo hình thành chủ yếu bao gồm các yếu tố cơ bản giống nhau, nhưng cũng bao gồm các đám mây của các yếu tố nặng hơn từ thế hệ sao trước đó vào trang điểm của họ. Những ngôi sao này tạo ra các nguyên tố nặng hơn mà sau đó chúng giải phóng vào cuối tuổi thọ, tăng dần tính kim loại của các ngôi sao trong Vũ trụ với mọi thế hệ tiếp theo.
Nói tóm lại, các nhà thiên văn học tin rằng cho đến gần đây vào cuối những năm 1990 rằng tất cả các ngôi sao sớm nhất (sẽ có khối lượng lớn và tồn tại trong thời gian ngắn) đã tuyệt chủng từ lâu. Trong những thập kỷ gần đây, các mô phỏng thiên văn đã được tiến hành đã chỉ ra rằng các ngôi sao có khối lượng thấp từ thế hệ sớm nhất vẫn có thể tồn tại. Không giống như những ngôi sao khổng lồ, những ngôi sao lùn có khối lượng thấp (như sao lùn đỏ) có thể sống tới hàng nghìn tỷ năm.
Việc phát hiện ra ngôi sao cực nghèo kim loại mới này không chỉ xác nhận khả năng này mà còn chỉ ra rằng có thể có nhiều ngôi sao khác trong thiên hà của chúng ta có khối lượng rất thấp và tính kim loại rất thấp - thực tế có thể là một trong những ngôi sao đầu tiên của Vũ trụ . Như Schlaufman đã chỉ ra:
Nếu suy luận của chúng ta là chính xác, thì những ngôi sao có khối lượng thấp có thành phần dành riêng cho kết quả của Vụ nổ lớn có thể tồn tại. Mặc dù chúng ta chưa tìm thấy một vật thể như thế trong thiên hà của chúng ta, nhưng nó có thể tồn tại.
Nếu đúng, điều này có thể cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu những điều kiện giống như ngay sau Vụ nổ lớn và trước khi kết thúc của Dark Dark Ages. Thời kỳ này, kéo dài đến khoảng 1 tỷ năm sau Vụ nổ lớn, cũng là lúc các ngôi sao và thiên hà sớm nhất bắt đầu hình thành, nhưng vẫn không thể tiếp cận được với các kính viễn vọng mạnh nhất của chúng ta. Nhưng với những ngôi sao sống sót từ thời kỳ tiến hóa vũ trụ rất sớm này, các nhà thiên văn học cuối cùng có thể có một cửa sổ vào kỷ nguyên bí ẩn này.
Hãy chắc chắn thưởng thức video này minh họa 2MASS J18082002 trừ5104378 Quỹ đạo B Vòng quanh Dải Ngân hà, lịch sự của JHU:
