Tín hiệu bí ẩn từ vũ trụ
Calvin Leung, một nhà thiên văn học tại Đại học California, Berkeley, đã dành nhiều thời gian phân tích dữ liệu từ một kính viễn vọng vô tuyến mới được đưa vào hoạt động vào mùa hè năm ngoái. Mục tiêu chính của ông là xác định nguồn gốc của những vụ nổ sóng vô tuyến nhanh (FRB – các xung năng lượng cực mạnh chỉ kéo dài trong vài mili giây nhưng có thể phát ra từ những khoảng cách hàng tỷ năm ánh sáng). FRB thường được cho là bắt nguồn từ các magnetar – những ngôi sao neutron quay nhanh với từ trường siêu mạnh, được hình thành sau sự sụp đổ của các sao khổng lồ trẻ tuổi.
Tuy nhiên, những dữ liệu mới nhất đã mang đến một cú sốc lớn. Nhóm của Leung phát hiện ra rằng vụ nổ FRB 20240209A xuất phát từ vùng “ngoại ô” của một thiên hà cổ xưa, không còn hoạt động, tức là không còn chứa những ngôi sao trẻ có thể sản sinh ra FRB theo lý thuyết hiện hành.
Thiên hà đã chết nhưng vẫn có FRB?
Thiên hà này, nằm cách Trái Đất 2 tỷ năm ánh sáng, có tuổi đời lên đến 11,3 tỷ năm và nặng hơn Mặt Trời khoảng 100 tỷ lần. Đây là một thiên hà hình elip già nua, nơi quá trình hình thành sao đã dừng lại từ lâu. Theo những hiểu biết hiện tại, nếu không còn sao trẻ, sẽ không có sự hình thành của magnetar – đối tượng được cho là nguồn gốc của FRB. Thế nhưng, một vụ nổ FRB vẫn xuất hiện từ nơi này.
“Khi chúng tôi phát hiện ra vị trí của vụ nổ, tất cả chúng tôi đều kinh ngạc. Đây là lần đầu tiên một FRB được tìm thấy bên ngoài một thiên hà đã chết”, Vishwangi Shah, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học McGill, Canada, cho biết. “Điều này đặt ra câu hỏi: Làm thế nào mà một hiện tượng năng lượng cao như vậy có thể xuất hiện tại nơi mà các quá trình tạo sao gần như không còn hoạt động?”.
Vị trí của vụ nổ vô tuyến nhanh, được biểu thị bằng các đường viền hình bầu dục, nằm ở “ngoại ô” của một thiên hà hình elip khổng lồ, hình bầu dục màu vàng ở bên phải.
Hệ thống kính viễn vọng tiên tiến mở rộng tầm quan sát
Để xác minh nguồn gốc của vụ nổ, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một mạng lưới kính viễn vọng vô tuyến mạnh mẽ, trong đó có hệ thống CHIME (Thí nghiệm Lập bản đồ Cường độ Hydro Canada). Kết hợp dữ liệu từ nhiều kính viễn vọng khác nhau, Leung và Shah đã có thể xác định vị trí của vụ nổ với độ chính xác cao, gần như ngang với độ rộng của một sợi tóc khi nhìn từ chiều dài cánh tay.
Bên cạnh đó, một mảng kính viễn vọng vô tuyến mới tại Đài quan sát Hat Creek, Bắc California, cũng được đưa vào hoạt động nhằm hỗ trợ việc định vị các FRB. Khi hệ thống này kết hợp với ba kính viễn vọng đồng hành khác, nó sẽ giúp xác định nguồn gốc của ít nhất một FRB mỗi ngày. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc thu thập thêm dữ liệu về hiện tượng bí ẩn này.
“Với sự hỗ trợ của các kính viễn vọng mới, chúng tôi có thể lần theo dấu vết FRB với độ chính xác cao hơn bao giờ hết”, Leung nói. “Trước đây, chỉ có một số ít FRB được xác định nguồn gốc rõ ràng, nhưng giờ đây, chúng tôi có cơ hội để làm điều đó thường xuyên hơn”.
Thách thức các lý thuyết hiện có
Việc phát hiện FRB trong một thiên hà đã chết đặt ra nhiều nghi vấn về nguồn gốc thực sự của những vụ nổ này. Nếu không phải magnetar, vậy điều gì đã tạo ra FRB 20240209A? Một giả thuyết mới được đưa ra là có thể vụ nổ xuất phát từ một cụm sao cầu—những nhóm sao già, có mật độ dày đặc, thường nằm ở vùng ngoại vi của thiên hà.
Tuy nhiên, giả thuyết này vẫn chưa đủ thuyết phục, bởi một FRB từng được xác định có nguồn gốc từ cụm sao cầu trước đây là thuộc về một thiên hà vẫn đang hình thành sao, không phải một thiên hà elip đã “chết” từ lâu. Điều này cho thấy có thể tồn tại một cơ chế khác đứng sau sự hình thành của FRB, vượt ra ngoài những gì khoa học hiện tại có thể giải thích.
“Rõ ràng là còn rất nhiều điều cần khám phá về FRB. Môi trường xung quanh những vụ nổ này có thể là chìa khóa để hiểu rõ hơn về chúng”, Tarraneh Eftekhari, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Northwestern, nhận định.
Chìa khóa giải mã bí ẩn vũ trụ?
FRB đã trở thành một trong những chủ đề nóng nhất trong lĩnh vực vật lý thiên văn trong thập kỷ qua. Kể từ khi vụ nổ FRB đầu tiên được phát hiện vào năm 2007, các nhà khoa học đã ghi nhận hơn 5.000 vụ nổ tương tự. Tuy nhiên, nguồn gốc và cơ chế tạo ra chúng vẫn còn là một ẩn số.
Hệ thống kính viễn vọng vô tuyến hiện đại như CHIME và các thiết bị mới sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc xác định thêm nhiều FRB và hiểu rõ hơn về bản chất của chúng. “Chúng tôi hy vọng sẽ tìm ra nguồn gốc thực sự của FRB trong thời gian tới”, Leung chia sẻ. “Những dữ liệu mới sẽ giúp chúng ta trả lời một trong những câu hỏi lớn nhất của thiên văn học hiện đại”.
Vụ nổ FRB 20240209A chỉ là một trong hàng nghìn sự kiện bí ẩn xảy ra trong vũ trụ. Nhưng nếu con người có thể tìm ra lời giải cho hiện tượng này, đó có thể là bước ngoặt giúp chúng ta hiểu rõ hơn về bản chất của vũ trụ và các quá trình vật lý kỳ lạ diễn ra trong không gian sâu thẳm.
