‘Nhịp tim’ vũ trụ được phát hiện cách Trái đất hàng tỷ năm ánh sáng

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một tín hiệu vô tuyến kỳ lạ và lặp đi lặp lại liên tục từ một thiên hà xa xôi. Khám phá này có thể giúp các nhà thiên văn học xác định được nguồn gốc của các vụ nổ vô tuyến nhanh (FRB).

Hầu hết các FRB, là những đợt bùng phát sóng vô tuyến mạnh từ các thiên hà cách xa hàng tỷ năm ánh sáng, chỉ kéo dài vài mili giây trước khi chớp tắt và là sự kiện chỉ xảy ra một lần. Tín hiệu mới này – FRB 20191221A – kéo dài tới ba giây, dài hơn gấp 1.000 lần so với các FRB thông thường và nó cũng là đợt sóng có dạng lặp lại rõ ràng nhất được phát hiện cho đến nay.

Nhà nghiên cứu Daniele Michilli thuộc Viện Nghiên cứu Vật lý Thiên văn và Không gian Kavli của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cho biết trong một thông cáo : “Đó là điều bất thường. Nó không chỉ rất dài – kéo dài khoảng ba giây, mà còn có những cực đại tuần hoàn chính xác đến mức đáng kinh ngạc – như một nhịp tim. Đây là lần đầu tiên giới khoa học thu được tín hiệu phát ra theo chu kỳ như vậy”.

'Nhịp tim' vũ trụ được phát hiện cách Trái đất hàng tỷ năm ánh sáng 3

Sao từ là một dạng sao neutron với từ trường mạnh, và thường lớn hơn từ trường của Trái đất khoảng 2.500.000 tỉ lần.

Nhóm nghiên cứu đằng sau việc phát hiện ra vụ nổ vô tuyến mạnh mẽ, lặp lại này bao gồm các nhà nghiên cứu từ Thí nghiệm lập bản đồ cường độ hydro của Canada (CHIME) / FRB Collaboration. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu sẽ cố gắng nắm bắt thêm các vụ nổ từ cùng một nguồn có thể giúp tiết lộ rõ ràng hơn điều gì đang gây ra các FRB này.

Ngoài ra, họ hy vọng rằng FRB 20191221A có thể được sử dụng như một loại “đồng hồ vật lý thiên văn” để đo sự giãn nở của vũ trụ nhờ tính tuần hoàn đáng kinh ngạc này.

Kể từ khi chúng được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2007, FRB đã là một bí ẩn đối với các nhà thiên văn học – họ đã theo dõi các vụ nổ này để suy đoán về nguồn gốc của những thiên hà xa xôi, nhưng không phát hiện ra nguồn phát xạ chính xác.

Các suy đoán hàng đầu về nguyên nhân gây ra sự phát xạ FRB chính là nó đến từ các loại sao neutron, được gọi là sao xung, sao từ, và khám phá mới này dường đang khẳng định rằng suy đoán trên là hoàn toàn chính xác.

“Không có nhiều vật thể trong vũ trụ có thể phát ra các tín hiệu tuần hoàn như vậy”, Michilli nói trong tuyên bố. “Các ví dụ mà chúng ta biết trong thiên hà của chúng ta là các sao xung và sao từ, chúng quay và tạo ra phát xạ chùm tương tự như một ngọn hải đăng. Và chúng tôi nghĩ rằng tín hiệu mới này có thể được phát ra từ một ngôi sao neutron”.

'Nhịp tim' vũ trụ được phát hiện cách Trái đất hàng tỷ năm ánh sáng 13

Sao xung là các sao neutron xoay rất nhanh, nó biểu hiện như một nguồn sóng radio, được phát ra đều đặn ở các chu kì ngắn. Cường độ bức xạ thay đổi theo một chu kì đều, điều này chỉ ra chuyển động xoay của ngôi sao.

Sao xung là sao neutron quay nhanh và phát ra bức xạ cường độ cao, trong khi sao từ lại là tàn tích của sao có từ trường cực mạnh. Tất cả các loại sao neutron đều hình thành khi các ngôi sao có khối lượng lớn kết thúc vòng đời và hết nhiên liệu cho phản ứng tổng hợp hạt nhân, theo đó ngôi sao ban đầu không còn có thể tự chống lại sự sụp đổ của lực hấp dẫn. Điều này dẫn đến một vụ nổ siêu tân tinh lớn, để lại tàn dư vũ trụ – một ngôi sao neutron có mật độ dày đặc đến mức một muỗng cà phê vật chất cấu thành của nó sẽ nặng khoảng 3,9 nghìn tỷ kg.

Nghiên cứu về FRB 20191221A có thể giúp các nhà vật lý thiên văn hiểu rõ hơn về những vật thể này nói chung.

Tín hiệu FRB 20191221A được CHIME phát hiện lần đầu tiên vào ngày 21 tháng 12 năm 2019 và tính chất bất thường của nó ngay lập tức được phát hiện bởi Michilli khi anh quan sát dữ liệu đến.

Khi nhà nghiên cứu MIT và các đồng đội của mình phân tích mô hình của tín hiệu này từ một thiên hà xa xôi, họ đã tìm thấy những điểm tương đồng với sự phát xạ từ các xung vô tuyến và từ trường gần hơn trong Dải Ngân hà.

Tuy nhiên, có một điểm khác biệt chính giữa FRB 20191221A và tín hiệu từ các vật thể này trong thiên hà của chúng ta – nó sáng hơn một triệu lần.

Michilli tin rằng những tia sáng của FRB 20191221A có thể chỉ ra rằng xung vô tuyến hoặc từ cực phát ra chúng thường kém sáng hơn so với những gì chúng ta thu được. Điều này có thể có nghĩa là một số cơ chế hoặc sự kiện không xác định đã khiến nó phát ra một đợt bùng nổ cực mạnh như vậy.

'Nhịp tim' vũ trụ được phát hiện cách Trái đất hàng tỷ năm ánh sáng 23

CHIME – một kính viễn vọng vô tuyến giao thoa kế được tạo thành từ bốn gương phản xạ hình parabol lớn – liên tục quét bầu trời trên Trái đất khi hành tinh của chúng ta quay và may mắn được đặt đúng vị trí để bắt được vụ nổ hiếm có này.

Michilli nói thêm rằng kính thiên văn trong tương lai có thể phát hiện thêm hàng nghìn FRB mỗi tháng và hy vọng rằng các tín hiệu định kỳ như FRB 20191221A có thể nằm trong số đó.

“Phát hiện này đặt ra câu hỏi về điều gì có thể gây ra tín hiệu cực đoan này mà chúng ta chưa từng thấy trước đây, và làm thế nào chúng ta có thể sử dụng tín hiệu này để nghiên cứu vũ trụ”, Michilli kết luận.

Tham khảo: Space

Đức Khương