Nghiên cứu mới thăm dò nguồn gốc ngoài Trái Đất của một vụ nổ bùng phát sóng vô tuyến cực mạnh, và điều tra tại sao vị trí đó lại là nơi duy nhất đã biết có hoạt động thường xuyên của những vụ bùng phát như vậy.

Kính thiên văn Arecibo ở Puerto Rico ghi nhận được tín hiệu có độ phân cực cao từ nguồn bùng phát chớp sóng vô tuyến FRB121102, bị xoắn lại bởi một vùng plasma có từ trường cực lớn.

Nghiên cứu cho biết, những chớp vụ bùng phát lặp lại này có thể đến từ lõi của nhân một ngôi sao đặc, gọi là sao neutron, ở gần một từ trường cực mạnh, chẳng hạn như ở gần một lỗ đen nặng.

Những vụ bùng phát sóng vô tuyến nhanh, FRB - Fast Radio Burst, là những xung vô tuyến mạnh, tồn tại chỉ khoảng vài mili giây nhưng có thể giải phóng năng lượng trong một giây lớn hơn năng lượng phát ra bởi Mặt Trời trong cả giờ, cả ngày hoặc cả tuần. Những FRB mới chỉ được phát hiện vào năm 2007, và hiện tại, các nhà khoa học đã phát hiện được khoảng 20 nguồn FRB trong thập kỉ vừa qua. Họ ước tính rằng, hàng ngày, có đến khoảng 10 000 ánh chớp bùng phát như vậy trên toàn bầu trời.

Vẫn còn nhiều bí mật về nguồn gốc của FRB, bởi thời gian bùng phát quá ngắn làm cho chúng ta khó phát hiện được vị trí nguồn phát. Các nghiên cứu trước gợi ý các khả năng là những sự kiện huỷ diệt, chẳng hạn như sự bốc hơi của lỗ đen hay va chạm giữa các sao neutron.

Minh hoạ Chớp vô tuyến - Fast Radio Burst (FRB) truyền đến Trái Đất. Ảnh được thiết kế đồ hoạ bởi: Jingchuan Yu, Beijing Planetarium

Tuy nhiên, vào năm 2016, các nhà khoa học phát hiện rằng một chớp bùng phát sóng vô tuyến được biết đến với cái tên FRB121102 có thể tạo ra nhiều vụ bùng phát. “Đây là nguồn bùng phát vô tuyến lặp lại đã biết duy nhất”, đồng tác giả của nghiên cứu, Jason Hesels, một nhà vật lý thiên văn ở trường đại học Amsterdam cho biết.
Nguồn FRB121102 có thể bùng phát nhiều lần cho thấy nó không phải được tạo ra từ một sự kiện huỷ diệt, Hessels cho biết. “Một câu hỏi quan trọng trong lãnh vực này là liệu nguồn lặp lại này có khác biệt gì với các nguồn không lặp lại hay không?”

Để tìm hiểu thêm về FRB này, các nhà khoa học sử dụng đài thiên văn Arecibo ở Puerto Rico và Kính thiên văn Green Bank ở West Virginia để phân tích dữ liệu từ 16 chớp lần bùng phát từ nguồn này. FRB 121102 nằm trong khu vực kiến tạo sao trong một thiên hà lùn cách chúng ta khoảng 3 tỉ năm ánh sáng, Hessels cho biết. Bởi vì các nhà khoa học vẫn thấy được nó ở khoảng cách xa như vậy, năng lượng trong một mili giây của mỗi bùng phát phải lớn cỡ năng lượng của Mặt Trời phát ra trong cả ngày dài, Hessels và đồng nghiệp tuyên bố.

Một mẫu in 3D của một trong số các vụ bùng phát vô tuyến của FRB 121002 dò được bởi đài quan sát Arecilo biểu diễn cho thấy cường độ của bùng phát là một hàm theo hàm số của tần số và thời gian. Ảnh: Anne Archibald/University of Amsterdam

Để nghiên cứu về sự bùng phát này, các nhà khoa học đã tập trung vào một đặc tính trưng của sóng vô tuyến, gọi là sự phân cực. Đặc tính trưng này xảy tạo ra do tất cả sóng điện từ, bao gồm cả sóng vô tuyến, có thể dao động lên xuống, trái phải hay quay một góc bất kì. Sóng vô tuyến thu nhận được từ FRB 121102 tuy ngắn nhưng lại bị phân cực mạnh (với hầu hết các sóng radio đều dao động theo một phương giống nhau), tương tự như sóng vô tuyến phát ra từ các sao neutron trẻ, hoạt động mạnh đã được quan sát trong Dải Ngân Hà, Andrew Seymour, đồng tác giả của nghiên cứu và là nhà khoa học của Trung tâm Thiên Văn và Quyển Ion quốc gia tại đài thiên văn Arecibo cho biết.

Khi sóng vô tuyến đi qua một vùng plasma từ hóa, hay một đám mây hạt mang điện, hướng phân cực của sóng có thể bị xoắn lại, thông qua hiệu ứng xoay Faraday. Hessels và đồng nghiệp thấy rằng sóng vô tuyến từ FRB121102 bị xoắn hơn một khoảng 500 lần hơn so với bất kì loại FRB đã được phát hiện tới nay.

“Tôi không thể tin vào mắt mình khi lần đầu tiên nhìn thấy dữ liệu. Sự quay Faraday cực mạnh như vậy là cực kì hiếm”, Hessels nhấn mạnh như vậy.nói trong tuyên bố như vậy.

Đài thiên văn Green Bank tại West Virginia đo được đạc thấy một cấu trúc phức tạp trong vụ bùng phát nhanh sóng vô tuyến từ nguồn FRB121102. Kính thiên văn đã phát hiện một vụ bùng phát sử dụng hệ thống ghi nhận mới từ dự án Breakthrough Listen. Ảnh được thiết kế bởi Danielle Futselaar - Tái sử dụng: Shutterstock.com

Sự xoắn cực mạnh này như vậy cho thấy sóng vô tuyến của FRB 121102 đã phải di chuyển qua một vùng plasma cực kì nóng với một vùng từ trường cực mạnh. Plasma như vậy có thể tồn tại quanh một lỗ đen có khối lượng gấp 10000 lần khối lượng Mặt Trời hoặc là một phần còn lại của một vụ nổ siêu sao mới, các nhà khoa học cho biết.

“Tôi và những người khác đều muốn biết liệu hiện tượng chớp bùng phát vô tuyến nhanh này có một hay nhiều nguồn gốc lý thuyết hay không,” Hessels nói “ Có rất nhiều kính thiên văn sẽ bắt đầu hoạt động trong những năm tới, hứa hẹn sẽ khám phá được thêm nhiều nguồn phát như vậy để trả lời được những câu hỏi này”

Những nhà khoa học trình bày chi tiết phát hiện của mình trong tạp chí Nature số ra ngày 11/01 vừa qua.

Theo Space.com

Tham khảo

  1. Space: Researchers Probe Origin of Superpowerful Radio Blasts from Space
Author: Bùi Thanh Huy
Kỹ sư cơ điện tử ở TP Hồ Chí Minh. Thành viên CLB Thiên văn học Nghiệp dư Tp. Hồ Chí Minh (HAAC).