Các nhà thiên văn học xác nhận ngôi sao PicII-503: Một 'hóa thạch vũ trụ' hiếm gặp hé lộ cái chết của những ngôi sao đầu tiên

Các nhà thiên văn học vừa công bố những phát hiện chuyên sâu về PicII-503, một ngôi sao thế hệ thứ hai cực kỳ hiếm gặp trong vũ trụ. Được ví như một "hóa thạch vũ trụ" vô giá, thiên thể này cung cấp những dữ liệu mang tính quyết định về cơ chế tàn lụi của những ngôi sao đầu tiên sau vụ nổ Big Bang, hay còn gọi là sao Thế hệ III. Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích đặc điểm quang phổ chi tiết của ngôi sao này, vốn nằm trong thiên hà lùn siêu mờ Pictor II, cách Trái Đất khoảng 149.000 đến 150.000 năm ánh sáng thuộc chòm sao Hội Họa (Pictor).

Việc xác định và nghiên cứu PicII-503 trở nên khả thi nhờ quá trình phân tích dữ liệu từ khảo sát MAGIC (Mapping the Ancient Galaxy in CaHK). Dự án lập bản đồ các thiên hà cổ đại này đã tận dụng tối đa sức mạnh của Camera Năng lượng Tối (DECam) được lắp đặt trên kính thiên văn Victor M. Blanco 4 mét tại Đài quan sát Cerro Tololo (CTIO) ở Chile, một cơ sở thuộc chương trình NSF NOIRLab. Với độ phân giải lên tới 570 megapixel, DECam cho phép các nhà khoa học ghi lại hình ảnh trên một vùng trời rộng 3 độ vuông với độ sắc nét và chi tiết vượt trội.

PicII-503 ghi dấu ấn là ngôi sao Thế hệ II đầu tiên được xác nhận tồn tại trong một thiên hà lùn mờ nhạt, mang trong mình những dấu vết hóa học đặc trưng từ các ngôi sao sơ khai nhất. Các ngôi sao Thế hệ II hình thành từ vật chất phun ra sau vụ nổ của sao Thế hệ III – những thực thể khổng lồ vốn chỉ bao gồm hydro và heli. PicII-503 sở hữu hàm lượng kim loại cực thấp; cụ thể, lượng sắt trong nó chỉ bằng khoảng 1/40.000 so với Mặt Trời, biến nó thành ngôi sao nghèo sắt nhất từng được phát hiện bên ngoài dải Ngân Hà. Trong khi đó, hàm lượng canxi chỉ chiếm khoảng 1/160.000 so với Mặt Trời, tạo nên sự tương phản mạnh mẽ với nồng độ carbon rất cao. Tỷ lệ carbon so với sắt trong PicII-503 được ghi nhận cao hơn gấp 1.500 lần so với tỷ lệ tương ứng ở Mặt Trời.

Cuộc nghiên cứu quan trọng này được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Anirudh Chiti, một học giả Brinson tại Đại học Stanford chuyên về lĩnh vực khảo cổ học thiên hà. Ông cùng các đồng nghiệp đã kết hợp dữ liệu từ dự án MAGIC với các quan sát bổ trợ từ Kính thiên văn Rất lớn (VLT) và Kính thiên văn Magellan để xác định chính xác hàm lượng sắt và canxi thấp kỷ lục trong PicII-503. Việc phát hiện ra di tích cổ xưa này trong một thiên hà lùn siêu mờ đã củng cố vững chắc giả thuyết rằng những cấu trúc thiên hà nhỏ bé có thể đóng vai trò là kho lưu trữ quan trọng cho các tàn tích sao sớm nhất của vũ trụ.

Những dữ liệu thu thập được đã ủng hộ lý thuyết cho rằng các ngôi sao đầu tiên có thể đã kết thúc vòng đời bằng những vụ nổ siêu tân tinh năng lượng thấp. Theo kịch bản này, các nguyên tố nặng như sắt sẽ bị hút ngược lại vào vật thể đang sụp đổ, trong khi các nguyên tố nhẹ hơn như carbon lại bị phân tán rộng rãi ra không gian xung quanh. Điều này giải thích tại sao thế hệ sao tiếp theo (Thế hệ II) lại giàu carbon nhưng lại thiếu hụt sắt trầm trọng, tạo nên một chữ ký hóa học tương đồng với các ngôi sao nghèo kim loại giàu carbon (CEMP) trong quầng của dải Ngân Hà. Việc tìm thấy PicII-503 ngay tại thiên hà gốc cho phép các nhà thiên văn kiểm chứng các lý thuyết về nguồn gốc của sao CEMP. Công trình chi tiết về khám phá này đã được đăng tải trên tạp chí Nature Astronomy vào ngày 16 tháng 3 năm 2026. Nghiên cứu PicII-503 như một "viên nang thời gian" là chìa khóa để lần theo dấu vết tiến hóa hóa học của vũ trụ từ thuở sơ khai.