Các nhà khoa học quan sát thấy một vụ nổ năng lượng chưa từng có trong không gian

Bình luận Văn Thiện • 23:58, 06/06/21

Giúp NTDVN sửa lỗi

Một vụ nổ tia gamma khổng lồ được quan sát vào tháng 8/2019 đã phá vỡ kỷ lục của các vụ nổ tia gamma trước đó, đồng thời nó tiết lộ sự mâu thuẫn bất ngờ trong các mô hình giải thích về cách các ngôi sao lớn chết, theo Vice.

Vũ trụ có xu hướng nổ tung thành tất cả các loại bức xạ, nhưng các vụ nổ tia gamma là những vụ nổ có khả năng xảy ra cao nhất trong các vụ nổ vũ trụ về ánh sáng và năng lượng. Những vụ nổ này là một trong những sự kiện phát sáng nhất được biết đến trong không gian, chúng phát ra nhiều bức xạ và năng lượng hơn Mặt trời của chúng ta phát ra trong vòng 10 tỷ năm tuổi thọ.

Giờ đây, các nhà khoa học đã công bố phát hiện ra vụ nổ tia gamma (GRB) với bức xạ có năng lượng mạnh nhất mà họ từng chứng kiến, có tên GRB 190829A. Vụ nổ đặc biệt này đã phát ra các photon (hạt ánh sáng) ở mức năng lượng đáng kinh ngạc là 3,3 tera-electronvolt (TeV), nhiều hơn gấp ba lần so với GRB có năng lượng mạnh nhất được ghi nhận trước đó.

Ánh sáng chói lòa này xuất phát từ một vụ nổ sao khổng lồ xảy ra trong một thiên hà cách chúng ta khoảng một tỷ năm ánh sáng. Điều này thực sự khiến nó trở thành một trong những GRB gần nhất mà kính thiên văn của chúng ta chụp được. Hệ thống Lập thể Năng lượng cao (HESS), một mảng kính thiên văn ở Namibia được vận hành bởi một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã theo dõi được ánh sáng rực rỡ của sự kiện trong khoảng thời gian kỷ lục là ba đêm.

Sylvia Zhu, trưởng chương trình HESS GRB tại Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) ở Đức, cho biết: “Đây thực sự là lần đầu tiên chúng tôi phát hiện ra các photon ở năng lượng cao như vậy. Trước đây, khi chúng tôi phát hiện ra các photon có năng lượng thấp hơn, chúng tôi đã có thể thấy chúng trong khoảng thời gian lên đến tám giờ hoặc lâu hơn sau khi thấy những photon đầu tiên. Nhưng lần này, chúng tôi đã phát hiện ra nó trong nhiều ngày, đó không phải là điều mà chúng tôi mong đợi nhất thiết là phải làm được, vì chúng rất khó phát hiện và dù sao thì chúng cũng rất hiếm”.

Bà nói thêm: "Chúng tôi thực sự may mắn, và có một GRB ngay cạnh chúng ta mà chúng tôi có thể nhìn thấy trong suốt ba ngày”.

Độ sáng cực mạnh và sự gần gũi khác thường của GRB 190829A đã cho phép các nhà nghiên cứu trông thấy sự mờ dần của nó một cách chi tiết chưa từng có. Sự kiện đã tiết lộ “hành vi quang phổ rất khó để diễn tả” nếu sử dụng các mô hình hiện tại, theo một nghiên cứu được công bố hôm thứ Năm (ngày 4/6) trên Science.

Vụ nổ tia gamma này lần đầu tiên được phát hiện bởi hai đài quan sát của NASA quay quanh Trái đất, Kính viễn vọng Không gian Tia Gamma Fermi và Đài quan sát Neil Gehrels Swift , theo dõi nó tới chòm sao Eridanus trên bầu trời phía nam. Nguồn gốc của vụ nổ rất rõ ràng: một ngôi sao khổng lồ và quay nhanh trong một thiên hà xa xôi đã tự sụp đổ, giải phóng một lượng ánh sáng và năng lượng cực mạnh, trước khi biến thành một lỗ đen.

Phát hiện ban đầu về vụ nổ đã kích hoạt các quan sát tiếp theo từ HESS, cùng với các kính thiên văn khác trên mặt đất. Zhu nói rằng các nhà khoa học trong lĩnh vực của bà thường không hy vọng tìm kiếm được gì mới khi các vụ nổ lần đầu tiên được phát hiện, đó có lẽ là lý do tại sao nhóm của bà vui mừng sau khi tính chất đặc biệt của GRB được xác nhận.

Điều thú vị của khám phá mới

Quả thực, năng lượng nổ ban đầu của GRB 190829A tự nó đã đủ thú vị, nhưng mấu chốt thực sự của bài báo mới là tiết lộ những ngày sau vụ nổ. Các mô hình GRB cho thấy tia X và tia gamma năng lượng rất cao, hai dạng ánh sáng được tạo ra bởi các vụ nổ này, nên phát ra các dạng quang phổ khác nhau trong suốt giai đoạn mờ dần, bởi vì chúng được cho là tạo ra từ các cơ chế riêng biệt.

Nhưng đó không phải là những gì mà nhóm HESS đã thấy trong ánh hào quang của GRB 190829A. Các tín hiệu tia X và tia gamma mờ dần đồng bộ, gợi ý rằng chúng có thể được gây ra bởi cùng một quá trình cơ bản.

Nhóm nghiên cứu lưu ý: “Các đường cong ánh sáng tia gamma năng lượng cực cao và tia X cũng cho thấy các cấu hình phân rã tương tự. Những đặc điểm tương tự này trong dải tia X và tia gamma thách thức các kịch bản phát xạ ánh sáng sau GRB”.

Sự kết hợp bất ngờ trong các dải đó có thể dẫn đến các mô hình GRB mới làm sáng tỏ thêm tính chất vật lý cực đoan khi GRB bùng phát và mờ dần. Các nhà khoa học có thể nghiền ngẫm những lời giải thích khả thi cho phát hiện kỳ quặc bằng các lý thuyết hoặc mô phỏng. Nhưng sau cùng, họ cần quan sát nhiều hơn các sự kiện giống như GRB 190829A, vừa có năng lượng cực lớn vừa tương đối gần Trái đất. Ánh sáng từ các vụ nổ ở xa hơn có xu hướng bị suy giảm trong chuyến hành trình dài của nó đến hành tinh của chúng ta, khiến việc nghiên cứu ánh sáng sau khoảng thời gian vài ngày trở nên khó khăn hơn.

Zhu nói: “Chúng tôi mong muốn tìm kiếm thêm. Trong GRB này, chúng tôi nhận ra rằng ít nhất tia X và tia gamma dường như đến từ cùng một thứ, nhưng điều đó có đúng với tất cả GRB hay chỉ đúng với GRB này? Đó có phải là một tính chất gì đó của GRB ở gần? Các GRB ở xa hơn có khác theo một cách nào đó không?"

Zhu kết luận: “Một khi chúng tôi có nhiều điểm dữ liệu hơn, chúng tôi có thể bắt đầu xác định rõ những gì thực sự đang diễn ra trong các tia GRB này và trong những hiện tượng này”.

Văn Thiện

Theo Vice



BÀI CHỌN LỌC

Các nhà khoa học quan sát thấy một vụ nổ năng lượng chưa từng có trong không gian