Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nhóm các nhà thiên văn học đã thu được một nhịp điệu tò mò, lặp đi lặp lại của các vụ nổ radio nhanh phát ra từ một nguồn không xác định bên ngoài thiên hà của chúng ta, cách đó 500 triệu năm ánh sáng.
Một nhóm các nhà thiên văn học bao gồm các nhà nghiên cứu tại MIT đã phát hiện ra một nhịp điệu tò mò, lặp đi lặp lại của các vụ nổ radio nhanh phát ra từ một nguồn không xác định bên ngoài thiên hà của chúng ta, cách đó 500 triệu năm ánh sáng.
Các vụ nổ radio nhanh hay FRB là những tia sóng ngắn, cực mạnh, được cho là sản phẩm của các vật thể nhỏ, xa, cực kỳ dày đặc, mặc dù chính xác những vật thể đó có thể là một bí ẩn lâu đời trong vật lý thiên văn. Các FRB thường kéo dài một vài mili giây trong thời gian đó chúng có thể vượt trội hơn toàn bộ các thiên hà.
Kể từ khi FRB đầu tiên được quan sát vào năm 2007, các nhà thiên văn học đã lập danh mục hơn 100 vụ nổ radio nhanh từ các nguồn xa xôi rải rác trong vũ trụ, bên ngoài thiên hà của chúng ta. Đối với hầu hết các phần, các phát hiện này là một lần, nhấp nháy nhanh chóng trước khi biến mất hoàn toàn. Trong một số ít trường hợp, các nhà thiên văn học đã quan sát các vụ nổ radio nhanh nhiều lần từ cùng một nguồn, mặc dù không có mô hình rõ ràng.
Nguồn FRB mới này mà nhóm đã phân loại là FRB 180916.J0158 + 65, là người đầu tiên tạo ra mô hình phát sóng định kỳ hoặc theo chu kỳ của các vụ nổ radio nhanh. Mô hình bắt đầu với một cửa sổ bốn ngày ồn ào, trong đó nguồn phát ra các đợt sóng vô tuyến ngẫu nhiên, sau đó là khoảng thời gian 12 ngày của sự im lặng vô tuyến.
Các nhà thiên văn học đã quan sát thấy rằng vụ nổ radio nhanh 16 ngày này tái diễn liên tục trong hơn 500 ngày quan sát. “FRB này chúng tôi báo cáo bây giờ giống như đồng hồ”, Kiyoshi Masui, trợ lý giáo sư vật lý tại Viện nghiên cứu vật lý và vũ trụ Kavli của MIT nói. “Đó là mô hình dứt khoát nhất mà chúng ta đã thấy từ một trong những nguồn này. Và đó là một manh mối lớn mà chúng ta có thể sử dụng để bắt đầu săn lùng vật lý của những gì gây ra những tia sáng này, mà không ai thực sự hiểu được.”
Masui là thành viên của sự hợp tác CHIME / FRB, một nhóm gồm hơn 50 nhà khoa học do Đại học British Columbia, Đại học McGill, Đại học Toronto và Hội đồng nghiên cứu quốc gia Canada, điều hành và phân tích dữ liệu từ Canada, Thí nghiệm lập bản đồ cường độ hydro, hay CHIME, một kính viễn vọng vô tuyến ở British Columbia, là nơi đầu tiên thu được tín hiệu của nguồn FRB định kỳ mới.
Cộng tác CHIME / FRB đã công bố chi tiết về quan sát mới ngày hôm nay trên tạp chí Nature.
Một cái nhìn đài
Vào năm 2017, CHIME đã được dựng lên tại Đài quan sát vật lý thiên văn Radio Dominion ở British Columbia, nơi nó nhanh chóng bắt đầu phát hiện các vụ nổ radio nhanh từ các thiên hà trên khắp vũ trụ, cách Trái đất hàng tỷ năm ánh sáng.
CHIME bao gồm bốn ăng-ten lớn, mỗi ăng-ten có kích thước và hình dạng của một nửa ống trượt tuyết, và được thiết kế không có bộ phận chuyển động. Thay vì xoay để tập trung vào các phần khác nhau của bầu trời, CHIME nhìn chằm chằm vào toàn bộ bầu trời, sử dụng xử lý tín hiệu kỹ thuật số để xác định chính xác vùng không gian nơi bắt nguồn sóng vô tuyến.
Từ tháng 9 năm 2018 đến tháng 2 năm 2020, CHIME đã chọn ra 38 vụ nổ radio nhanh từ một nguồn duy nhất, FRB 180916.J0158 + 65, mà các nhà thiên văn học truy tìm đến một khu vực có ngôi sao ở ngoại ô của một thiên hà xoắn ốc khổng lồ, cách 500 triệu năm ánh sáng Trái đất. Nguồn này là nguồn FRB hoạt động mạnh nhất mà CHIME đã phát hiện và cho đến gần đây, nó là nguồn FRB gần nhất với Trái đất.
Khi các nhà nghiên cứu âm mưu mỗi 38 vụ nổ theo thời gian, một mô hình bắt đầu xuất hiện: Một hoặc hai vụ nổ sẽ xảy ra trong bốn ngày, sau đó là khoảng thời gian 12 ngày mà không có vụ nổ nào, sau đó mô hình sẽ lặp lại. Chu kỳ 16 ngày này xảy ra lặp đi lặp lại trong hơn 500 ngày mà họ quan sát được nguồn.
Những vụ nổ định kỳ này là điều mà chúng ta chưa từng thấy trước đây và đó là một hiện tượng mới trong vật lý thiên văn.
Kịch bản quay vòng
Chính xác thì hiện tượng nào đằng sau nhịp điệu ngoài vũ trụ mới này là một ẩn số lớn, mặc dù nhóm nghiên cứu khám phá một số ý tưởng trong bài báo mới của họ. Một khả năng là các vụ nổ định kỳ có thể đến từ một vật thể nhỏ gọn, chẳng hạn như sao neutron, vừa quay tròn vừa lắc lư – một hiện tượng vật lý thiên văn được gọi là suy đoán. Giả sử rằng sóng vô tuyến phát ra từ một vị trí cố định trên vật thể, nếu vật thể quay dọc theo một trục và trục đó chỉ hướng về hướng Trái đất cứ sau 4 trong 16 ngày, thì chúng ta sẽ quan sát sóng vô tuyến theo định kỳ nổ tung
Một khả năng khác liên quan đến một hệ nhị phân, chẳng hạn như một ngôi sao neutron quay quanh một ngôi sao neutron khác hoặc lỗ đen. Nếu ngôi sao neutron đầu tiên phát ra sóng vô tuyến và nằm trên quỹ đạo lệch tâm đưa nó đến gần vật thể thứ hai, thủy triều giữa hai vật thể có thể đủ mạnh để khiến ngôi sao neutron đầu tiên biến dạng và vỡ nhanh trước khi nó bay đi . Mô hình này sẽ lặp lại khi ngôi sao neutron quay trở lại dọc theo quỹ đạo của nó.
Các nhà nghiên cứu đã xem xét một kịch bản thứ ba, liên quan đến một nguồn phát sóng vô tuyến bao quanh một ngôi sao trung tâm. Nếu ngôi sao phát ra gió hoặc đám mây khí thì mỗi khi nguồn đi qua đám mây, khí từ đám mây có thể phóng đại định kỳ phát xạ vô tuyến của nguồn.
Masui nói: “Có thể nguồn phát ra luôn phát ra những vụ nổ này, nhưng chúng tôi chỉ nhìn thấy chúng khi nó đi qua những đám mây này, bởi vì những đám mây hoạt động như một thấu kính”.
Có lẽ khả năng thú vị nhất là ý tưởng rằng FRB mới này, và thậm chí cả những thứ không định kỳ hoặc thậm chí lặp lại, có thể bắt nguồn từ các nam châm – một loại sao neutron được cho là có từ trường cực kỳ mạnh. Các chi tiết của nam châm vẫn còn là một bí ẩn, nhưng các nhà thiên văn học đã quan sát thấy rằng đôi khi chúng giải phóng một lượng lớn bức xạ trên phổ điện từ, bao gồm cả năng lượng trong dải vô tuyến.
Masui nói: “Mọi người đang nghiên cứu làm thế nào để làm cho các nam châm này phát ra các vụ nổ radio nhanh và tính chu kỳ mà chúng tôi quan sát được đã được thực hiện trên các mô hình này để tìm ra cách tất cả chúng khớp với nhau”.
Rất gần đây, cùng một nhóm đã thực hiện một quan sát mới hỗ trợ cho ý tưởng rằng các nam châm trên thực tế có thể là một nguồn khả thi cho các vụ nổ radio nhanh. Vào cuối tháng 4, CHIME đã thu được một tín hiệu trông giống như một vụ nổ radio nhanh, phát ra từ một nam châm phát sáng, cách Trái đất khoảng 30.000 năm ánh sáng. Nếu tín hiệu được xác nhận, đây sẽ là FRB đầu tiên được phát hiện trong thiên hà của chúng ta, cũng như bằng chứng thuyết phục nhất về các từ trường là nguồn gốc của những tia lửa vũ trụ bí ẩn này.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Viện Công nghệ Massachusetts . Bản gốc được viết bởi Jennifer Chu. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :