Các nhà khoa học đã xác định được dấu vết của bụi sao phóng xạ được bảo tồn bên trong băng Nam Cực, tạo nên mối liên kết trực tiếp giữa Trái Đất và những mảnh vụn sinh ra từ các vụ nổ sao cổ đại. Phát hiện này liên quan đến sắt-60, một đồng vị hiếm gặp được vận chuyển xuyên không gian bên trong các hạt bụi liên sao.
Những phát hiện này cho thấy vật chất từ một vụ nổ siêu tân tinh gần đó đã bị giữ lại bên trong Đám mây liên sao địa phương (Local Interstellar Cloud) – vùng khí và bụi hiện đang bao quanh hệ mặt trời. Các nhà nghiên cứu tin rằng khám phá này có thể giúp giải thích nguồn gốc của môi trường vũ trụ lân cận này.
Một nhóm nghiên cứu do Dominik Koll dẫn đầu từ Viện Vật lý chùm ion và Nghiên cứu vật liệu tại HZDR đã kiểm tra các mẫu băng Nam Cực có niên đại từ 40.000 đến 80.000 năm trước. Theo báo cáo trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Physical Review Letters, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm dấu vết của vật chất phóng xạ do các vụ nổ siêu tân tinh tạo ra và cuối cùng đã phát hiện ra các nguyên tử sắt-60 ẩn sâu bên trong băng.
Đồng vị này trước đây từng được tìm thấy trong các trầm tích đại dương cổ đại, mặc dù các mẫu băng Nam Cực cung cấp một ghi chép gần đây hơn nhiều về việc vật chất liên sao tiếp cận Trái Đất.
Phân tích hàng trăm kilôgam băng cổ đại
Để thực hiện nghiên cứu, các nhà khoa học đã thu thập và xử lý hơn 300 kg băng Nam Cực. Các mẫu băng được làm tan chảy, xử lý hóa học và kiểm tra bằng phương pháp phổ khối gia tốc – một kỹ thuật có khả năng xác định và đếm các đồng vị cực kỳ hiếm gặp theo từng nguyên tử một.
Nghiên cứu mới nhất giải thích rằng phương pháp này cho phép nhóm nghiên cứu tách biệt các dấu vết của sắt-60 với độ chính xác rất cao. Đồng vị này đặc biệt có giá trị đối với các nhà vật lý thiên văn vì nó không được sinh ra một cách tự nhiên với số lượng lớn trên Trái Đất.
“Chúng tôi đã tìm kiếm từng nguyên tử đơn lẻ của đồng vị phóng xạ 60Fe,” Dominic Koll cho biết. “Đồng vị này chính là dấu vân tay của những ngôi sao bị nổ tung.”
Nhóm nghiên cứu tin rằng vật chất phóng xạ đã ngưng tụ thành các hạt bụi siêu nhỏ sau một vụ nổ sao trước khi trôi dạt qua không gian liên sao. Một số hạt trong số đó cuối cùng đã tiếp cận Trái Đất sau khi đi xuyên qua hệ mặt trời.
Đám mây được đặt biệt danh là “Local Fluff” cấu thành từ khí, bụi và huyết tương (plasma) trải rộng giữa các ngôi sao lân cận. Các nhà khoa học ước tính rằng hệ mặt trời đã di chuyển qua vùng này trong hàng chục nghìn năm.
Đồng vị bí ẩn liên quan đến Đám mây liên sao địa phương
Khám phá này mở rộng dựa trên nghiên cứu được công bố vào năm 2019, khi các thành viên của chính nhóm nghiên cứu này lần đầu tiên xác định được sắt-60 trong tuyết Nam Cực. Vào thời điểm đó, nguồn gốc của đồng vị này vẫn còn là một ẩn số.
“Chúng tôi đã không biết nó đến từ đâu,” Koll tuyên bố. “Vì vậy, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu để truy vết dòng chảy ngược thời gian… và chúng tôi đã có câu trả lời rằng nó liên quan đến đám mây liên sao địa phương.”
Các nhà nghiên cứu đã so sánh các mẫu tuyết gần đây với các lớp băng lâu đời hơn nhiều và nhận thấy sự khác biệt rõ rệt về nồng độ sắt-60. Các mẫu băng cổ hơn chứa lượng đồng vị thấp hơn, cho thấy lượng bụi liên sao tiếp cận Trái Đất trong giai đoạn đó ít hơn.
Nghiên cứu lưu ý rằng sự biến động này xảy ra trong một khoảng thời gian thiên văn tương đối ngắn. Các nhà khoa học cũng nhận thấy mô hình này không trùng khớp với các trầm tích sắt-60 lâu đời hơn được phát hiện trong các lớp trầm tích đại dương có niên đại từ hàng triệu năm trước. Sự khác biệt đó đã dẫn dắt nhóm nghiên cứu xem xét một nguồn gốc mang tính cục bộ hơn, kết nối trực tiếp với môi trường liên sao bao quanh hệ mặt trời.
Một phương pháp mới để nghiên cứu không gian vũ trụ
Các nhà nghiên cứu cho biết nghiên cứu này mang lại một trong những cơ hội trực tiếp đầu tiên để tìm hiểu về nguồn gốc của các đám mây liên sao bao quanh hệ mặt trời. Thông tin chia sẻ với trang Space.com đã củng cố mối liên kết giữa Đám mây liên sao địa phương và hoạt động của các vụ nổ siêu tân tinh trong quá khứ.
“Điều này có nghĩa là các đám mây bao quanh hệ mặt trời có liên quan đến một vụ nổ sao,” ông nói trong một tuyên bố. “And lần đầu tiên, điều này mang đến cho chúng tôi cơ hội để điều tra về nguồn gốc của những đám mây này.”
Các nhà khoa học ước tính rằng hệ mặt trời đã tiến vào vùng Local Fluff trong khoảng từ 40.000 đến 124.000 năm trước. Nhóm nghiên cứu hiện có kế hoạch kiểm tra các mẫu băng cổ hơn được tích tụ trước khoảng thời gian đó.
Những phân tích trong tương lai này có thể giúp các nhà nghiên cứu truy vết sự xuất hiện của bụi liên sao xung quanh Trái Đất một cách chính xác hơn, đồng thời hiểu rõ hơn về lịch sử gần đây của vùng lân cận thiên hà của chúng ta.
Nguồn: Daily Galaxy
