Giống như sóng hấp dẫn (GW) và vụ nổ tia gamma (GRB), vụ nổ vô tuyến nhanh (FRB) là một trong những hiện tượng thiên văn mạnh mẽ và bí ẩn nhất mà chúng ta từng biết đến. Những sự kiện chớp nhoáng này bao gồm các vụ nổ mà năng lượng phát ra trong một mili giây nhiều hơn năng lượng Mặt trời phát ra trong ba ngày.
Tuy hầu hết các FRB chỉ kéo dài vài mili giây, nhưng một số trường hợp hiếm gặp tín hiệu FRB được phát hiện lặp lại. Trong khi các nhà thiên văn học vẫn chưa chắc chắn nguyên nhân gây ra chúng và có nhiều ý kiến khác nhau, thì các đài thiên văn và sự hợp tác quốc tế đã tìm thấy thêm số lượng đáng kể các sự kiện loại này.
Một trong những đài quan sát hàng đầu là Thí nghiệm lập bản đồ cường độ hydro của Canada (CHIME), một kính viễn vọng vô tuyến thế hệ mới đặt tại Đài quan sát vật lý thiên văn vô tuyến Dominion (DRAO) ở British Columbia, Canada. Nhờ có trường quan sát và phạm vi dải tần bao phủ rộng, kính thiên văn này là một công cụ không thể thiếu để phát hiện các FRB.
Bằng cách sử dụng một loại thuật toán mới, nhóm cộng tác CHIME/FRB - bao gồm các nhà thiên văn học và vật lý thiên văn đến từ Canada, Mỹ, Úc, Đài Loan và Ấn Độ - đã tìm thấy bằng chứng về 25 FRB lặp lại trong dữ liệu CHIME từ năm 2019 đến năm 2021.
Các FRB có mặt ở khắp mọi nơi và ước tính tốt nhất chỉ ra rằng các tín hiệu của chúng đến Trái đất khoảng một nghìn lần mỗi ngày trên toàn bộ bầu trời. Cho đến nay, chúng ta vẫn chưa có lý thuyết hoặc mô hình nào có thể giải thích đầy đủ tất cả các thuộc tính của các tín hiệu hoặc nguồn phát ra chúng.
Trong khi một số nguồn phát tín hiệu được cho là do các sao neutron và lỗ đen (do mật độ năng lượng cao của môi trường xung quanh chúng), thì những nguồn khác vẫn chưa được phân loại. Vì vậy, các lý thuyết về các sao xung và sao từ cho đến GRB và tín hiệu liên lạc ngoài Trái đất vẫn còn được sử dụng.
Ban đầu, CHIME được thiết kế để đo lịch sử giãn nở của vũ trụ thông qua việc phát hiện khí hydro trung tính. Khoảng 370.000 năm sau Vụ nổ lớn, vũ trụ tràn ngập khí này và các photon đặc biệt là bức xạ tàn dư từ Vụ nổ lớn – bức xạ phông vi sóng vũ trụ (CMB) – hoặc được phát ra từ các nguyên tử hydro trung tính. Các nhà thiên văn học và vũ trụ học gọi thời kỳ này là “Thời kỳ đen tối”, kết thúc vào khoảng 1 tỷ năm sau Vụ nổ lớn khi các ngôi sao và thiên hà đầu tiên bắt đầu tái ion hóa hydro trung tính (Kỷ nguyên tái ion hóa).
Tác giả chính của nghiên cứu Ziggy Pleunis cho biết, mỗi FRB được mô tả bởi vị trí của nó trên bầu trời và một đại lượng được gọi là Độ phân tán (DM). Điều này liên quan đến độ trễ thời gian từ tần số cao đến tần số thấp do tương tác của FRB với vật chất khi nó di chuyển trong không gian.
Trong một bài báo phát hành vào tháng 8/2021, nhóm cộng tác CHIME/FRB đã trình bày danh mục mẫu lớn đầu tiên về FRB gồm 536 sự kiện do CHIME phát hiện từ năm 2018 đến 2019, trong đó có 62 đợt bùng phát từ 18 nguồn lặp lại.
Trong nghiên cứu mới nhất này, Pleunis và các đồng nghiệp của ông đã dựa vào một thuật toán phân cụm mới để tìm kiếm thêm những sự kiện có cùng vị trí trên bầu trời với các DM tương tự nhau.
Pleunis cho biết: “Chúng tôi có thể đo vị trí trên bầu bầu trời của vụ nổ vô tuyến nhanh và đo độ phân tán với độ chính xác nhất định phụ thuộc vào thiết kế của kính thiên văn đang được sử dụng”.
"Thuật toán phân cụm xem xét tất cả các vụ nổ vô tuyến nhanh mà kính viễn vọng CHIME đã phát hiện và tìm kiếm các cụm FRB có vị trí bầu trời nhất quán và độ phân tán tương tự nhau trong phạm vi sai số của phép đo. Sau đó, chúng tôi thực hiện nhiều kiểm tra khác nhau để đảm bảo các vụ nổ trong một cụm thực sự đến từ cùng một nguồn”.
Trong số hơn 1.000 FRB được phát hiện cho đến nay, chỉ có 29 FRB được cho là có tính chất lặp lại. Tuy nhiên, hầu hết FRB lặp lại không đều. Ngoại trừ trường hợp duy nhất là FRB 180916, được các nhà nghiên cứu tại CHIME phát hiện vào năm 2018 (và được báo cáo vào năm 2020), có chu kỳ 16,35 ngày một lần.
Các kết quả mới có thể cung cấp thêm thông tin cho các cuộc khảo sát trong tương lai, vốn sẽ được hưởng lợi từ các kính viễn vọng vô tuyến thế hệ tiếp theo sẽ đi vào hoạt động trong những năm tới. Ngoài ra, tốc độ đáng kinh ngạc trong việc phát hiện ngày càng nhiều các FRB mới (bao gồm cả các sự kiện lặp lại) cho thấy các nhà thiên văn vô tuyến có thể đang tiến gần hơn đến một bước đột phá nào đó!
Theo Universe Today
Văn Thiện lược dịch
