Các nhà khoa học phát hiện dòng tia gamma kì lạ phát ra theo ‘nhịp’ trong vũ trụ

Giúp NTDVN sửa lỗi

Các nhà thiên văn học đang đau đầu khi họ phát hiện ra các tia siêu sáng kỳ lạ ở khoảng cách 15.000 năm ánh sáng so với Trái đất. Các tia sáng này phát theo “nhịp”, với chu kỳ 162 ngày một lần, và chúng có thể có mối liên hệ bí ẩn với một “chuẩn tinh siêu nhỏ” (microquasar) tên là SS 433, thường được các nhà khoa học sử dụng để nghiên cứu các quá trình vũ trụ cơ bản.

Dòng bức xạ mới phát hiện này “đặt ra thách thức trong việc giải thích và gây bất ngờ đối với các mô hình lý thuyết được công bố trước đây”. Đây cũng là một lý do tại sao “SS 433 tiếp tục khiến các nhà quan sát và các nhà lý thuyết kinh ngạc”, theo nghiên cứu được công bố hôm thứ Hai trên Nature Astronomy.

Năm 1997, SS 433 trở thành chuẩn tinh siêu nhỏ đầu tiên được phát hiện. Nhiều thập kỷ sau này kể từ đó, chỉ có thêm vài chục chuẩn tinh loại này được xác định. Một chuẩn tinh siêu nhỏ bao gồm một ngôi sao lớn quay quanh một ngôi sao chết, đã trở thành lỗ đen hoặc sao neutron. Lực hấp dẫn của ngôi sao chết kéo vật chất ra khỏi ngôi sao lớn và gây ra một đĩa khí nóng khổng lồ hình thành xung quanh nó.

Đĩa khí này nóng đến mức phóng ra hai tia sáng tạo thành từ plasma và các hạt theo các hướng ngược nhau với vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng. Như vậy, các chuẩn tinh siêu nhỏ giống như phiên bản vi mô của chuẩn tinh thường với quy mô thiên hà.

Chuẩn tinh, là một trong những hiện tượng phát sáng nhất trong vũ trụ, có thể giúp giải quyết những câu hỏi về sự hình thành thiên hà và vũ trụ. Chuẩn tinh siêu nhỏ này chỉ cách chúng ta gần 600 triệu năm ánh sáng. Do đó, các chuẩn tinh siêu nhỏ bên trong Dải Ngân hà có thể đóng vai trò như một mô hình tiện dụng để nghiên cứu cận cảnh các quá trình kỳ lạ này.

Jian Li, đồng tác giả của nghiên cứu đến từ Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) ở Đức, cho biết: “Hệ thống chuẩn tinh siêu nhỏ giống như là anh em ruột của hệ chuẩn tinh ở các thiên hà xa xôi. Khi chúng tôi nghiên cứu các chuẩn tinh siêu nhỏ, chúng tôi cũng có thể hiểu các quá trình vật lý trong các chuẩn tinh thông thường”.

Li và các đồng nghiệp của ông đã kiểm tra các quan sát về SS 433 được thực hiện trong hơn một thập kỷ qua Kính viễn vọng Không gian Tia Gamma Fermi của NASA.

Tuy nhiên, có một nguồn tia gamma kỳ lạ khác, được gọi là Fermi J1913 + 0515, cách chuẩn tinh siêu nhỏ khoảng 100 năm ánh sáng. Các tia gamma trùng với vị trí của một đám mây khí hydro lớn, rõ ràng là đang được tích điện bằng một loại phát xạ năng lượng nào đó.

Để tìm hiểu xem liệu SS 433 và Fermi J1913 + 0515 có mối liên hệ nào hay không, nhóm của Li đã tập trung vào chuẩn tinh siêu nhỏ. Đĩa của SS 433 như một con quay trong khoảng thời gian khoảng 162 ngày, khiến các dòng tia bị xoắn lại thành hình xoắn ốc. Bằng cách tìm kiếm dữ liệu Fermi, nhóm của Li đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng chu kỳ của dòng tia gamma khớp với chu kỳ của SS 433 trước đó.

Li nói: “Chúng tôi đã thực hiện một phân tích thời gian và chúng tôi nhận thấy rằng có một cực đại sau 162 ngày, phù hợp với chu kỳ tuế sai của dòng tia gamma. Hiểu biết trước đây của chúng tôi không thể dự đoán tín hiệu theo thời gian này”.

Ông nói tiếp: “Câu hỏi là làm thế nào mà tính tuần hoàn này được tạo ra. Điều đầu tiên xuất hiện trong suy nghĩ của chúng tôi là có thể điều này được giải thích bởi dòng tia gamma”.

Tuy nhiên, nhịp của tia gamma vẫn là chi tiết quá xa để kết nối với SS 433, cộng với nó không nằm trong đường đi trực tiếp của các dòng tia gamma của chuẩn tinh siêu nhỏ. Các mô hình dự đoán rằng cấu trúc xoắn của dòng tia gamma sẽ sụp đổ trước khi chúng đi được 100 năm ánh sáng, cho thấy rằng dòng tia gamma không phải là lý do khiến vùng trời này sáng lên với năng lượng mạnh như vậy.

Một lời giải thích khác là nhịp của dòng tia gamma được chiếu sáng bởi nhiều luồng khí khuếch tán không có cấu trúc được tạo ra bởi tuế sai của đĩa SS 433. Các luồng ra này không tập trung và phát sáng như các dòng tia gamma, nhưng chúng có khả năng phát ra từ Fermi J1913 + 0515 và bổ sung cho các tia sáng.

Nhóm nghiên cứu đang thu thập các quan sát tiếp theo bằng kính thiên văn vô tuyến 30 mm IRAM ở Tây Ban Nha có thể tìm hiểu thêm về nguồn gốc của dòng tia gamma theo nhịp kỳ lạ.

Li nói: “Chúng tôi đã phát hiện ra nguồn và phát hiện ra tính tuần hoàn của nó, nhưng chúng tôi không biết nó có ý nghĩa gì hoặc nó được tạo ra như thế nào, vì vậy chúng tôi cần quan sát thêm để tiếp tục nghiên cứu”.

Ông kết luận: “Có thể có quá nhiều sự trùng hợp trong lý thuyết của chúng tôi, vì vậy chúng tôi phải chứng minh từng cái một. Chúng tôi mới chỉ đi được những bước đầu tiên”.

Văn Thiện

Theo vice



BÀI CHỌN LỌC

Các nhà khoa học phát hiện dòng tia gamma kì lạ phát ra theo ‘nhịp’ trong vũ trụ