James Webb phát hiện siêu tân tinh xa nhất từng được quan sát trong vũ trụ

Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế vừa đạt được cột mốc mới trong nghiên cứu vũ trụ sơ khai. Sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST), nhóm đã xác định được một siêu tân tinh – vụ nổ hủy diệt đánh dấu cái chết của một ngôi sao khối lượng lớn – ở khoảng cách xa chưa từng được ghi nhận trước đây.

Vụ nổ, được đặt tên là SN trong GRB 250314A, xảy ra khi vũ trụ mới chỉ khoảng 730 triệu năm tuổi. Điều này đặt sự kiện vào kỷ nguyên tái ion hóa – giai đoạn hình thành quan trọng, khi những thế hệ sao và thiên hà đầu tiên bắt đầu xuất hiện. Việc quan sát một siêu tân tinh ở thời điểm sớm như vậy mang đến cơ hội hiếm có để hiểu cách các ngôi sao khổng lồ kết thúc vòng đời của chúng trong những ngày đầu của vũ trụ.

Sự kiện này ban đầu được phát hiện dưới dạng một tia chớp năng lượng cao cực mạnh, được gọi là vụ bùng phát tia gamma kéo dài (GRB), do thiết bị quan sát thiên văn đa dải SVOM trong không gian ghi nhận vào ngày 14/3/2025.

Sau đó, các quan sát tiếp theo bằng Kính viễn vọng Rất Lớn (VLT) của Đài thiên văn Nam Âu (ESO) đã xác nhận rằng nguồn phát sáng này nằm ở một khoảng cách vũ trụ cực kỳ xa.

Bước ngoặt then chốt đến từ các quan sát tập trung bằng camera cận hồng ngoại NIRCam của JWST, được thực hiện khoảng 110 ngày sau vụ bùng phát ban đầu. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể tách riêng ánh sáng đang mờ dần của siêu tân tinh khỏi ánh sáng yếu ớt của thiên hà chủ, qua đó xác nhận sự tồn tại của vụ nổ sao ở thời kỳ rất sớm trong lịch sử vũ trụ.

Tiến sĩ Antonio Martin-Carrillo, đồng tác giả nghiên cứu và là nhà vật lý thiên văn tại Trường Vật lý UCD, cho biết:

Bằng chứng then chốt – hay ‘khẩu súng bốc khói’ – liên kết cái chết của các ngôi sao khối lượng lớn với các vụ bùng phát tia gamma chính là việc phát hiện một siêu tân tinh xuất hiện tại cùng một vị trí trên bầu trời. Hầu hết các siêu tân tinh từng được nghiên cứu đều nằm khá gần chúng ta, chỉ có rất ít ngoại lệ. Khi xác định được độ tuổi của sự kiện này, chúng tôi nhận ra đây là một cơ hội độc nhất để thăm dò vũ trụ thời đó và tìm hiểu xem những ngôi sao đã tồn tại và chết đi như thế nào.

Ông nói thêm:

Dựa trên các mô hình về những siêu tân tinh liên quan tới GRB trong vũ trụ lân cận, chúng tôi dự đoán được dạng phát xạ có thể quan sát và từ đó đề xuất một đợt quan sát mới bằng James Webb. Thật bất ngờ, mô hình của chúng tôi hoạt động rất tốt, và siêu tân tinh quan sát được có đặc điểm rất giống với những vụ nổ sao mà chúng ta thường thấy. Chúng tôi thậm chí còn có được cái nhìn ban đầu về thiên hà đã ‘chứa’ ngôi sao đang hấp hối này.

Dữ liệu cho thấy siêu tân tinh ở khoảng cách cực xa này có độ sáng và đặc tính phổ rất giống với SN 1998bw – siêu tân tinh “nguyên mẫu” gắn liền với GRB, từng được quan sát trong vũ trụ gần.

Sự tương đồng này cho thấy ngôi sao khổng lồ sụp đổ tạo ra GRB 250314A không khác biệt quá nhiều so với các “tiền thân” của GRB trong vũ trụ ngày nay, dù điều kiện vật lý ở vũ trụ sơ khai rất khác biệt, chẳng hạn như hàm lượng kim loại thấp hơn nhiều.

Các quan sát cũng loại trừ khả năng đây là một sự kiện cực sáng, như siêu tân tinh siêu sáng (SLSN).

Phát hiện này thách thức giả định lâu nay rằng các ngôi sao trong vũ trụ sơ khai – hình thành trong môi trường nghèo kim loại – sẽ tạo ra những vụ nổ hoàn toàn khác biệt, thậm chí sáng hơn hoặc “xanh” hơn so với các siêu tân tinh ngày nay.

Dù phát hiện này đóng vai trò như một mốc neo quan trọng giúp hiểu rõ hơn quá trình tiến hóa sao trong vũ trụ sơ khai, nó cũng đặt ra những câu hỏi mới về sự đồng nhất đáng ngạc nhiên của các vụ nổ sao qua hàng tỷ năm lịch sử vũ trụ.

Nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ tiến hành đợt quan sát thứ hai bằng JWST trong vòng 1–2 năm tới. Khi đó, ánh sáng của siêu tân tinh được dự đoán sẽ mờ đi hơn hai độ sáng, cho phép các nhà khoa học phân tích đầy đủ đặc tính của thiên hà chủ và xác nhận chính xác đóng góp của siêu tân tinh trong tổng thể tín hiệu quan sát.