Tại sao những ngôi sao lùn trắng sắp chết có thể nổ như một quả bom hạt nhân?

Một nghiên cứu mới cho thấy, khi một ngôi sao lùn trắng phát nổ như một siêu tân tinh, nó có thể phát nổ giống như vũ khí hạt nhân trên Trái đất.

Ảnh chụp sao lùn trắng 10 năm trước.

Sao lùn trắng có kích thước bằng Trái đất, là các ngôi sao bị bỏ lại sau khi các ngôi sao có kích thước trung bình cạn kiệt nhiên liệu và bong ra các lớp bên ngoài của chúng.

Một ngày nào đó, mặt trời của chúng ta sẽ trở thành một ngôi sao lùn trắng, cũng như hơn 90% các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta.

Nghiên cứu trước đây cho thấy sao lùn trắng có thể chết trong các vụ nổ hạt nhân được gọi là siêu tân tinh loại Ia. Vẫn chưa rõ điều gì gây ra những vụ nổ này, nhưng các nghiên cứu trước đây cho thấy chúng có thể xảy ra khi một ngôi sao lùn trắng lấy thêm nhiên liệu từ người bạn đồng hành nhị phân, có lẽ do một vụ va chạm. (Ngược lại, siêu tân tinh loại II xảy ra khi một ngôi sao đơn lẻ chết và tự sụp đổ).

Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã đề xuất một cách nhìn mới mà siêu tân tinh loại Ia có thể xảy ra. Đó là một ngôi sao lùn trắng có thể phát nổ giống như vũ khí hạt nhân.

Khi một ngôi sao lùn trắng nguội đi, uranium và các nguyên tố phóng xạ nặng khác được gọi là chất hoạt hóa kết tinh trong lõi của nó. Đôi khi các nguyên tử của những nguyên tố này trải qua quá trình phân hạch hạt nhân một cách tự nhiên, phân tách thành các mảnh nhỏ hơn.

Những trường hợp phân rã phóng xạ này có thể giải phóng năng lượng và các hạt hạ nguyên tử, chẳng hạn như neutron, có thể phá vỡ các nguyên tử gần đó.

Nếu số lượng actinide trong lõi của sao lùn trắng vượt quá khối lượng tới hạn, nó có thể gây ra một phản ứng dây chuyền phân hạch hạt nhân bùng nổ. Vụ nổ này sau đó có thể kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân, với các hạt nhân nguyên tử hợp nhất để tạo ra một lượng năng lượng khổng lồ. Theo cách tương tự, bom khinh khí sử dụng phản ứng dây chuyền phân hạch hạt nhân để phát nổ, một vụ nổ nhiệt hạch hạt nhân.

Các tính toán và mô phỏng máy tính của nghiên cứu mới cho thấy, một khối lượng tới hạn của uranium thực sự có thể kết tinh từ hỗn hợp các nguyên tố thường được tìm thấy trong một ngôi sao lùn trắng đang nguội. Nếu uranium này phát nổ do phản ứng dây chuyền phân hạch hạt nhân, các nhà khoa học nhận thấy rằng, nhiệt và áp suất tạo ra trong lõi của sao lùn trắng có thể đủ cao để kích hoạt phản ứng tổng hợp các nguyên tố nhẹ hơn, chẳng hạn như carbon và oxy, tạo thành siêu tân tinh.

Cụ thể, những phát hiện mới này có thể giải thích siêu tân tinh loại Ia xảy ra trong vòng một tỷ năm sau khi hình thành sao lùn trắng, vì uranium của chúng. Siêu tân tinh loại Ia có thể xảy ra thông qua sự hợp nhất của hai sao lùn trắng.

Nguồn: [Link nguồn]Nguồn: [Link nguồn]