Dữ liệu Sóng Hấp Dẫn Củng Cố Sự Tồn Tại Của Siêu Tân Tinh Phân Rã Đôi

Phát hiện mang tính bước ngoặt trong vật lý thiên văn đã cung cấp bằng chứng vững chắc ủng hộ sự tồn tại của siêu tân tinh phân rã đôi (pair-instability supernovae), dựa trên phân tích các khối lượng lỗ đen hợp nhất được ghi nhận thông qua tín hiệu sóng hấp dẫn. Nghiên cứu này xác nhận một dự đoán lý thuyết về một “vùng cấm” khối lượng lỗ đen không được hình thành trực tiếp từ các ngôi sao đơn lẻ có khối lượng lớn. Công trình học thuật này, được công bố trên tạp chí danh tiếng Nature vào ngày 1 tháng 4 năm 2026, là kết quả của sự hợp tác quốc tế do các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash dẫn đầu.

Phân tích chi tiết tập trung vào việc quan sát một khoảng trống rõ rệt trong phổ khối lượng của các lỗ đen hợp nhất, đặc biệt chú trọng vào thành phần lỗ đen nhỏ hơn trong các cặp. Dữ liệu quan trọng cho thấy các lỗ đen có khối lượng vượt quá 45 lần khối lượng Mặt Trời là cực kỳ hiếm, do các ngôi sao tiền thân của chúng có khả năng đã phát nổ dưới dạng siêu tân tinh phân rã đôi, một sự kiện hủy diệt hoàn toàn. Các nhà khoa học đã dự đoán về hiện tượng siêu tân tinh phân rã đôi từ năm 1964 bởi Fred Hoyle và William Fowler, nhưng việc quan sát trực tiếp hiện tượng hiếm gặp này luôn là một thách thức lớn đối với các nhà thiên văn học.

Hui Tong, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Monash và là thành viên của OzGrav, kết luận rằng dữ liệu không cho thấy lỗ đen có nguồn gốc sao nào trong phạm vi khối lượng bị cấm do các ngôi sao tiền thân đã trải qua siêu tân tinh phân rã đôi. Giáo sư Maya Fishbach, nhà vật lý thiên văn sóng hấp dẫn tại Viện Vật lý Thiên văn Lý thuyết Canada (CITA) thuộc Đại học Toronto, người trước đây từng là Nghiên cứu sinh Sau Tiến sĩ Einstein của NASA, xác nhận rằng các phát hiện này cung cấp bằng chứng gián tiếp về siêu tân tinh phân rã đôi và khẳng định rằng lỗ đen phát triển thông qua các vụ sáp nhập lặp đi lặp lại. Giáo sư Eric Thrane, Điều phối viên Chính của OzGrav và là Giáo sư tại Đại học Monash, nhận định đây là một kết quả quan trọng vì các nhà khoa học đang sử dụng các lỗ đen để tìm hiểu về các phản ứng hạt nhân bên trong các ngôi sao.

Câu hỏi khoa học cốt lõi được giải quyết là làm thế nào những ngôi sao lớn nhất vũ trụ kết thúc vòng đời của chúng, cụ thể là liệu chúng có sụp đổ thành lỗ đen hay phát nổ hoàn toàn. Phát hiện này có ý nghĩa sâu sắc vì nó giải quyết một thắc mắc kéo dài về sự sống và cái chết của những ngôi sao lớn nhất vũ trụ, cho phép các nhà khoa học sử dụng các quan sát lỗ đen để nghiên cứu các phản ứng hạt nhân sao. Nghiên cứu này đặc biệt chỉ ra rằng các lỗ đen trong phạm vi khối lượng bị cấm, khoảng từ 60 đến 130 lần khối lượng Mặt Trời, hiếm khi được hình thành trực tiếp từ sự sụp đổ sao, mà các vật thể trong vùng này có thể được hình thành thông qua các vụ sáp nhập theo kiểu phân cấp.

Phân tích này được đánh giá là có độ tin cậy cao, dựa trên dữ liệu quan sát từ mạng lưới kính viễn vọng LIGO-Virgo-KAGRA để xác thực một lý thuyết vật lý thiên văn phức tạp. Sức mạnh của phát hiện nằm ở sự xác nhận kép: truy tìm những cái chết sao dữ dội và xác nhận cơ chế phát triển của lỗ đen thông qua các vụ sáp nhập. Giáo sư Fishbach, người đã nhận Giải thưởng Annie Jump Cannon năm 2025, trước đây đã chỉ ra bằng chứng về các lỗ đen lớn bị thiếu trong phổ khối lượng lỗ đen, điều này liên quan đến vật lý của siêu tân tinh phân rã đôi. Hơn nữa, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng các lỗ đen trong vùng khối lượng này, như sự kiện GW190521, có thể được giải thích bằng các vụ sáp nhập phân cấp của các lỗ đen nhỏ hơn, chứ không phải là sự sụp đổ trực tiếp từ các ngôi sao. Việc xác nhận này củng cố mô hình lỗ đen phát triển thông qua các sự kiện hợp nhất lặp đi lặp lại trong vũ trụ.