Nghiên cứu mới được công bố đã làm sâu sắc thêm bí ẩn xung quanh các vụ nổ vô tuyến nhanh hay chớp sóng vô tuyến (Fast Radio Burst - FRB) - giải phóng lượng năng lượng tương đương Mặt trời phát ra trong một năm.
Vào cuối mùa xuân năm 2021, sử dụng Kính viễn vọng hình cầu khẩu độ 500 mét (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope - FAST) ở Trung Quốc, một nhóm nghiên cứu đã phát hiện 1.863 vụ nổ vô tuyến nhanh trong 82 giờ, trên tổng cộng 91 giờ quan sát, từ một nguồn phát đang hoạt động có tên FRB 20201124A.
Được phát hiện lần đầu tiên cách đây 15 năm, các vụ nổ vô tuyến nhanh, những chớp sóng vô tuyến có thời lượng chỉ mili giây, được cho là bắt nguồn từ các thiên hà xa xôi. Các nhà khoa học tin rằng các tín hiệu kiểu này đến từ những ngôi sao bị suy sụp, nhưng cũng có một số người cho rằng chúng có thể là bằng chứng về các nền văn minh ngoài Trái đất.
Tuy nhiên, các quan sát trong nghiên cứu mới này đã thách thức những ý tưởng đã biết về nguồn gốc của các vụ nổ vô tuyến nhanh.
Nhà vật lý thiên văn Bing Zhang của Đại học Nevada, Las Vegas, cho rằng những quan sát này khiến các nhà khoa học phải đưa ra một lời giải thích mới.
Zhang nói: “Rõ ràng là các FRB bí ẩn hơn những gì chúng ta đã tưởng tượng. Cần có thêm nhiều chiến dịch quan sát đa bước sóng để khám phá thêm bản chất của những đối tượng này”.
“Đây là mẫu dữ liệu FRB lớn nhất với thông tin phân cực từ một nguồn duy nhất”.
Những quan sát gần đây về một vụ nổ vô tuyến nhanh từ thiên hà Milky Way của chúng ta cho thấy nó có nguồn gốc từ một sao từ, một ngôi sao neutron dày đặc, có kích thước như một thành phố được bao bọc trong từ trường cực lớn.
Từ trường này mạnh đến mức nó biến chân không trong không gian thành một plasma kỳ lạ bao gồm vật chất và phản vật chất.
Tuy nhiên, chúng ta vẫn chưa biết được nguồn gốc của các vụ nổ vô tuyến nhanh ở rất xa trong không gian vũ trụ - và những quan sát mới khiến các nhà khoa học đặt câu hỏi về những gì họ nghĩ rằng họ đã biết về chúng.
Điều làm cho các quan sát mới nhất gây ngạc nhiên cho các nhà khoa học là sự biến đổi không đều, trong thời gian ngắn của cái gọi là “phép đo vòng quay Faraday" (Faraday rotation measure), về cơ bản là cường độ của từ trường và mật độ của các hạt trong vùng lân cận của nguồn FRB.
Các nhà khoa học đã quan sát thấy những biến đổi lên xuống xảy ra trong 36 ngày quan sát đầu tiên và đột ngột dừng lại trong 18 ngày cuối cùng trước khi nguồn ngừng phát tín hiệu.
Zhang nói: “Tôi đánh đồng việc quan sát các biến đổi với việc quay một bộ phim về môi trường xung quanh của một nguồn FRB, và bộ phim của chúng ta đã tiết lộ một môi trường phức tạp, phát triển động, bị từ hóa mà chưa từng có trong tưởng tượng trước đây”.
Ông cho biết thêm chúng ta không thể chỉ đơn giản mong đợi rằng một sao từ cô lập sản sinh ra một môi trường như vậy. “Một cái gì đó khác có thể nằm trong vùng lân cận của nguồn phát FRB, có thể là một đồng hành nhị phân”.
Các sao từ trẻ được cho là cư trú trong các vùng hình thành sao đang hoạt động của một thiên hà. Tuy nhiên, thật bất ngờ, hình ảnh quang học về thiên hà chủ của nguồn phát FRB trong nghiên cứu này cho thấy đó là một thiên hà xoắn ốc giống như Dải Ngân hà của chúng ta, và vị trí phát hiện FRB nằm trong vùng không có hoạt động hình thành sao đáng kể.
Đồng tác giả Subo Dong từ Đại học Bắc Kinh cho biết: “Vị trí này không phù hợp với nguồn phát ở trung tâm sao từ trẻ được hình thành trong một vụ nổ cực mạnh như vụ nổ tia gamma dài hoặc siêu tân tinh, những đối tượng trước đây được nhiều người suy đoán là nguồn phát FRB đang hoạt động”.
Điều này cho thấy rằng có một số thông tin quan trọng mà chúng ta có thể thiếu, một số lỗ hổng trong hiểu biết của chúng ta về các sao từ FRB, cách chúng hình thành và vị trí chúng cư trú, hoặc chúng ta có thể phải tìm một kiếm câu trả lời khác.
Các phát hiện trong nghiên cứu được công bố thành 2 bài báo trên Nature và Nature Communications.
Văn Thiện
