Có điều gì đó đang ngăn các hạt chuyển động nhanh nhất của vũ trụ đi vào trung tâm thiên hà của chúng ta. Điều này khiến cho trung tâm của hệ Ngân Hà có thể còn kỳ lạ hơn nhiều so với những gì mà các nhà thiên văn học vẫn nghĩ...
Trong một nghiên cứu mới, một nhóm các nhà khoa học từ Học viện Khoa học Trung Quốc ở Nam Kinh đã điều tra bản đồ tia phóng xạ gamma - dạng ánh sáng có năng lượng cao nhất trong vũ trụ, có thể được tạo ra khi các hạt tốc độ cực cao gọi là tia vũ trụ va chạm vào vật chất thông thường - ở bên trong và xung quanh trung tâm thiên hà của chúng ta.
Bản đồ tiết lộ rằng một thứ gì đó gần trung tâm thiên hà dường như đang gia tốc các hạt tới tốc độ cực cao - rất gần tốc độ ánh sáng - và tạo ra vô số tia vũ trụ và tia gamma ngay bên ngoài trung tâm thiên hà.
Tuy nhiên, theo nghiên cứu, ngay cả khi trung tâm hệ Ngân Hà phát ra các cơn bão bức xạ năng lượng cao liên tục vào không gian, một thứ gì đó gần lõi của nó đã ngăn cản một phần lớn các tia vũ trụ từ các phần khác của vũ trụ xâm nhập vào.
Các nhà nghiên cứu mô tả hiệu ứng này giống như một "rào cản" vô hình bao quanh trung tâm thiên hà và đang giữ cho mật độ tia vũ trụ ở đó thấp hơn đáng kể so với mức cơ bản được thấy trong toàn bộ thiên hà của chúng ta. Nói cách khác: Các tia vũ trụ có thể đi ra khỏi trung tâm thiên hà, nhưng rất khó đi vào phần lõi.
Hiện tại, cách thức hoạt động của rào cản vũ trụ này, hoặc nguyên nhân tồn tại của nó, vẫn còn là một bí ẩn.
Quái vật ở trung tâm hệ Ngân Hà
Trung tâm thiên hà của chúng ta nằm trong chòm sao Nhân Mã và cách Trái đất khoảng 26.000 năm ánh sáng. Đây là nơi có mật độ vật chất rất đậm đặc và nhiều bụi bao bọc xung quanh một lỗ đen siêu lớn với khối lượng gấp khoảng 4 triệu lần Mặt trời.
Các nhà khoa học từ lâu đã nghi ngờ rằng lỗ đen nói trên, được đặt tên là Sagittarius A *, hoặc một số vật thể khác ở trung tâm thiên hà, đang gia tốc các proton và electron đến gần tốc độ ánh sáng, tạo ra các tia vũ trụ trải khắp thiên hà của chúng ta và bay hướng vào không gian giữa các thiên hà. Những tia này truyền qua từ trường của thiên hà của chúng ta, tạo ra một đại dương các hạt năng lượng cao có mật độ gần như đồng đều trong toàn bộ hệ Ngân Hà, gọi là biển tia vũ trụ.
Trong công trình mới, các nhà nghiên cứu đã so sánh mật độ của các tia vũ trụ trong đại dương này với mật độ của các tia vũ trụ trong trung tâm thiên hà, nơi các nhà khoa học không thể nhìn thấy các tia vũ trụ một cách trực tiếp. Tuy nhiên, họ có thể tìm thấy chúng trong bản đồ không gian tia gamma, thứ chỉ ra nơi các tia vũ trụ đã va chạm với các loại vật chất khác.
Sử dụng dữ liệu từ Kính viễn vọng Diện tích Lớn Fermi, nhóm nghiên cứu xác nhận rằng một thứ gì đó tại trung tâm thiên hà thực sự đang hoạt động như một máy gia tốc hạt khổng lồ phát ra các tia vũ trụ đi vào thiên hà. Đó có thể là lỗ đen Sagittarius A *, vì các lỗ đen về mặt lý thuyết có thể phát ra các hạt nhất định vào không gian ngay cả khi chúng nuốt chửng mọi thứ xung quanh; tàn tích của các siêu tân tinh cổ đại; hoặc thậm chí các cơn gió điện tích mạnh từ nhiều ngôi sao trong thiên hà.
Nhưng bản đồ cũng tiết lộ "rào cản" bí ẩn rõ ràng khiến cho mật độ các tia vũ trụ giảm xuống đáng kể ở rìa của trung tâm hệ Ngân Hà.
Các nhà nghiên cứu cho biết, nguyên nhân của hiện tượng nói trên khó xác định hơn, nhưng nó có thể liên quan đến từ trường hỗn độn gần lõi đậm đặc của hệ Ngân Hà. Chẳng hạn, những đám mây bụi và khí dày đặc gần trung tâm thiên hà có thể tự suy sụp, nén từ trường ở đó và tạo ra một rào cản chống lại tia vũ trụ. Hoặc, có lẽ gió sao từ vô số ngôi sao ở trung tâm thiên hà đã đẩy ngược các tia vũ trụ ra ngoài, giống như gió mặt trời.
Cần phải có những nghiên cứu sâu hơn để tìm ra chính xác những gì đang xảy ra ở trung tâm của thiên hà của chúng ta.
Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Nature Communications.
Văn Thiện
