Phát hiện vụ nổ lớn nhất vũ trụ kể từ Big Bang

Vụ nổ này được đặt tên là "ngoại biến hạt nhân cực độ" (ENT - extreme nuclear transients).

Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances, các vụ nổ ENT là rất hiếm gặp. Hiện tượng phi thường này xảy ra khi các ngôi sao khối lượng lớn - nặng ít nhất gấp 3 lần Mặt Trời - bị xé toạc sau khi đến quá gần một lỗ đen siêu khối lượng, giải phóng năng lượng khổng lồ có thể quan sát được từ những khoảng cách cực xa.

Nhà thiên văn học Jason Hinkle - tác giả của nghiên cứu - cho biết những vụ nổ ENT này khác biệt rõ rệt so với các sự kiện phá vỡ thủy triều (khi sao bị lỗ đen xé toạc) từng được quan sát. Chúng có độ sáng gấp gần 10 lần và duy trì độ sáng này trong nhiều năm, vượt xa tổng năng lượng phát ra của cả những vụ nổ siêu tân tinh (supernova) sáng nhất. Giới khoa học gọi đây là "loạt vụ nổ lớn nhất kể từ sau Big Bang".

Nhóm nghiên cứu, do Jason Hinkle dẫn đầu, đã phát hiện ra các ENT khi tìm kiếm có hệ thống các đợt bùng phát ánh sáng kéo dài từ trung tâm của các thiên hà trong dữ liệu công khai, đặc biệt là từ sứ mệnh Gaia của Cơ quan Vũ trụ châu Âu. Các sự kiện này cho thấy độ sáng tăng từ từ trong thời gian dài, khác hoàn toàn với những hiện tượng thiên văn thoáng qua đã biết.

Hinkle đã sớm liên hệ với các nhóm quan sát trên toàn thế giới để thực hiện một dự án kéo dài nhiều năm nhằm tìm hiểu những điều bất thường này. Sau nhiều tháng phân tích, Hinkle và các cộng sự nhận ra rằng họ đang chứng kiến một điều chưa từng có.

Năng lượng khổng lồ và đường cong ánh sáng mịn, kéo dài của các ENT cho thấy chúng không phải là siêu tân tinh. Thay vào đó, cơ chế được xác định là sự bồi tụ vật chất từ từ của một ngôi sao bị phá vỡ lên một lỗ đen siêu khối lượng.

ENT năng lượng nhất được nghiên cứu, có tên Gaia18cdj, đã giải phóng năng lượng gấp 25 lần so với siêu tân tinh mạnh nhất từng được biết. Trong khi một siêu tân tinh điển hình giải phóng năng lượng tương đương với toàn bộ vòng đời 10 tỷ năm của Mặt Trời chỉ trong 1 năm, các ENT tỏa ra năng lượng của 100 Mặt Trời trong cùng khoảng thời gian đó.

Hình minh họa về một ngôi sao khổng lồ không may đang tiến gần đến một hố đen siêu lớn (Ảnh: Popular Science)

Khám phá này cung cấp một công cụ mới giá trị để nghiên cứu các lỗ đen siêu khối lượng ở các thiên hà xa xôi. Do độ sáng cực lớn, các nhà khoa học có thể quan sát ENT từ những khoảng cách vũ trụ xa xôi, đồng nghĩa với việc nhìn lại quá khứ. Điều này mở ra cơ hội tìm hiểu về sự phát triển của lỗ đen khi vũ trụ mới bằng khoảng một nửa tuổi hiện tại, thời kỳ các thiên hà hoạt động mạnh mẽ hơn nhiều so với ngày nay.

"Vì chúng rất sáng, chúng ta có thể nhìn thấy chúng từ khoảng cách vũ trụ rất xa, và trong thiên văn học, càng nhìn xa có nghĩa là đang nhìn về quá khứ" - nhà thiên văn học Benjamin Shappee, đồng tác giả nghiên cứu, lý giải - "Bằng cách quan sát những đợt bùng sáng kéo dài này, chúng ta có được cái nhìn rõ hơn về quá trình hình thành và phát triển của các hố đen khi vũ trụ mới chỉ bằng một nửa tuổi hiện tại - thời kỳ các thiên hà tạo sao và nuôi dưỡng hố đen siêu khối lượng với tốc độ gấp 10 lần so với ngày nay".

Tuy nhiên, các nhà thiên văn học cũng đang đối mặt với một thách thức lớn. Trong khi các vụ nổ siêu tân tinh đã được ghi nhận tương đối đầy đủ, các hiện tượng ENT lại được ước tính hiếm gặp hơn ít nhất 10 triệu lần. Điều đó đồng nghĩa với việc để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, giới khoa học cần một hệ thống giám sát vũ trụ liên tục, lâu dài với sự chung tay từ các chính phủ, hiệp hội thiên văn quốc tế và đặc biệt là sự ủng hộ từ công chúng toàn cầu.