Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà vật lý thiên văn gần đây đã quan sát thấy những vụ nổ vô tuyến nhanh, những làn sóng vô tuyến mạnh đến từ không gian sâu thẳm đã nằm trong số những hiện tượng thiên văn bí ẩn nhất từng được quan sát.
Các vụ nổ vô tuyến nhanh, hay FRB – sóng vô tuyến mạnh, thời lượng mili giây đến từ không gian sâu bên ngoài Thiên hà Milky Way – là một trong những hiện tượng thiên văn bí ẩn nhất từng được quan sát. Kể từ khi FRB lần đầu tiên được phát hiện vào năm 2007, các nhà thiên văn học trên khắp thế giới đã sử dụng kính viễn vọng vô tuyến để theo dõi các vụ nổ và tìm kiếm manh mối về nơi chúng đến và cách chúng được tạo ra.
Nhà vật lý thiên văn UNLV Bing Zhang và các cộng tác viên quốc tế gần đây đã quan sát một số nguồn bí ẩn này, dẫn đến một loạt khám phá đột phá được báo cáo trên tạp chí Nature, cuối cùng có thể làm sáng tỏ cơ chế vật lý của FRBs.
Bài báo đầu tiên mà Zhang là tác giả tương ứng và là nhà lý thuyết hàng đầu, được xuất bản trên tạp chí Nature ngày 28 tháng 10 .
“Có hai câu hỏi chính liên quan đến nguồn gốc của FRB”, Zhang, người đã thực hiện quan sát bằng Kính viễn vọng hình cầu khẩu độ 5 trăm mét (FAST) ở Quý Châu, Trung Quốc cho biết. “Đầu tiên là động cơ của FRB là gì và thứ hai là cơ chế tạo ra FRB là gì. Chúng tôi đã tìm ra câu trả lời cho câu hỏi thứ hai trong bài báo này.”
Hai lý thuyết cạnh tranh đã được đề xuất để giải thích cơ chế của FRB. Một giả thuyết cho rằng chúng tương tự như vụ nổ tia gamma (GRB), những vụ nổ mạnh nhất trong vũ trụ. Lý thuyết khác ví chúng nhiều hơn với các xung vô tuyến, là các sao neutron quay phát ra các xung vô tuyến sáng và mạch lạc. Các mô hình giống GRB dự đoán góc phân cực không thay đổi trong mỗi cụm trong khi các mô hình giống xung dự đoán các biến thể của góc phân cực.
Nhóm đã sử dụng FAST để quan sát một nguồn FRB lặp lại và phát hiện ra 11 vụ nổ từ đó. Đáng ngạc nhiên là bảy trong số 11 vụ nổ sáng cho thấy sự thay đổi góc phân cực đa dạng trong mỗi vụ nổ. Các góc phân cực không chỉ khác nhau trong mỗi chùm, các dạng biến thiên cũng rất đa dạng giữa các chùm.
“Các quan sát của chúng tôi về cơ bản loại trừ các mô hình giống GRB và cung cấp hỗ trợ cho các mô hình giống như pulsar”, K.-J. Lee từ Viện Thiên văn và Vật lý Thiên văn Kavli, Đại học Bắc Kinh, và là tác giả tương ứng của bài báo chia sẻ.
Bốn bài báo khác về FRB đã được xuất bản trên Nature vào ngày 4 tháng 11. Chúng bao gồm nhiều bài báo nghiên cứu được xuất bản bởi nhóm FAST do Zhang và các cộng tác viên từ Đài quan sát thiên văn quốc gia Trung Quốc và Đại học Bắc Kinh xuất bản. Các nhà nghiên cứu liên kết với Thí nghiệm Lập bản đồ Cường độ Hydro của Canada (CHIME) và Nhóm Khảo sát Phát xạ Vô tuyến Thiên văn Nhất thời 2 (STARE2) cũng hợp tác trên các ấn phẩm.
Zhang giải thích: “Giống như bài báo đầu tiên nâng cao hiểu biết của chúng ta về cơ chế đằng sau FRBs, những bài báo này đã giải quyết được thách thức về nguồn gốc bí ẩn của chúng.”
Nam châm là những ngôi sao neutron cực kỳ dày đặc, có kích thước thành phố, sở hữu từ trường mạnh nhất trong vũ trụ. Các nam châm đôi khi tạo ra các vụ nổ tia X ngắn hoặc tia gamma mềm thông qua sự tiêu tán của từ trường, vì vậy từ lâu chúng đã được suy đoán là nguồn hợp lý để cung cấp năng lượng cho FRB trong các vụ nổ năng lượng cao.
Bằng chứng kết luận đầu tiên về điều này được đưa ra vào ngày 28 tháng 4 năm 2020, khi một vụ nổ vô tuyến cực sáng được phát hiện từ một nam châm đặt ngay trong sân sau của chúng ta – ở khoảng cách khoảng 30.000 năm ánh sáng từ Trái đất trong Dải Ngân hà. Đúng như dự đoán, FRB có liên quan đến một vụ nổ tia X sáng.
Zhang cho biết thêm: “Giờ đây chúng ta biết rằng những vật thể bị nhiễm từ nhất trong vũ trụ, cái gọi là nam châm, có thể tạo ra ít nhất một số hoặc có thể là tất cả FRB trong vũ trụ.”
Sự kiện được phát hiện bởi CHIME và STARE2, hai mảng kính thiên văn với nhiều kính thiên văn vô tuyến nhỏ phù hợp để phát hiện các sự kiện sáng từ một vùng rộng lớn trên bầu trời.
Nhóm của Zhang đã sử dụng FAST để quan sát nguồn từ tính trong một thời gian. Thật không may, khi FRB xảy ra, FAST đã không xem xét nguồn. Tuy nhiên, FAST đã thực hiện một số khám phá “không phát hiện” hấp dẫn và báo cáo chúng trong một trong các bài báo trên Nature ngày 4 tháng 11 . Trong chiến dịch quan sát FAST, có 29 vụ nổ tia X khác phát ra từ nam châm. Tuy nhiên, không có vụ nổ nào trong số này đi kèm với một vụ nổ radio.
Các thiết bị không phát hiện của nhóm Zhang và các phát hiện của nhóm CHIME cùng STARE2 phác họa một bức tranh hoàn chỉnh về các hiệp hội FRB-magnetar.
Để đưa tất cả vào quan điểm, Zhang cũng đã làm việc với Nature để xuất bản một bài đánh giá của một tác giả về các khám phá khác nhau và ý nghĩa của chúng đối với lĩnh vực thiên văn.
Nhờ những đột phá quan sát gần đây, các lý thuyết FRB cuối cùng có thể được xem xét một cách phê bình. Các cơ chế sản xuất FRB bị thu hẹp đáng kể. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều câu hỏi bỏ ngỏ. Đây sẽ là một lĩnh vực thú vị trong những năm tới.
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Nevada, Las Vegas cung cấp . Bản gốc do Shane Bevell viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa theo kiểu và độ dài.
Tài liệu tham khảo Tạp chí :