Lần đầu tiên phát hiện nguồn gốc của một vụ nổ vô tuyến nhanh bí ẩn

Kể từ khi được phát hiện cách đây chưa đầy một thập kỷ, các vụ nổ vô tuyến nhanh (FRBs) vẫn là bí ẩn với nhiều người. Sóng vô tuyến phát ra cực mạnh và chúng chỉ tồn tại trong một phần của giây.

Các quan sát sơ bộ được báo cáo vào đầu năm 2020 cho thấy một vụ nổ vô tuyến nhanh đã được phát hiện có nguồn gốc từ một nguồn trong thiên hà của chúng ta. Mới đây, ba nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature lần đầu tiên đã xác nhận vụ nổ vô tuyến nhanh này có nguồn gốc từ một sao từ - một loại sao neutron có từ trường đáng kinh ngạc - nằm trong Dải Ngân hà.

Cụ thể, vào ngày 28 tháng 4 năm 2020, Thí nghiệm Kính thiên văn vô tuyến lập bản đồ cường độ hydro của Canada (CHIME) và Khảo sát Phát xạ Vô tuyến Thiên văn Nhất thời 2 (STARE2) ở Mỹ đã phát hiện FRB có số hiệu 200428 đến từ cùng một vùng trên bầu trời.

Nghiên cứu đầu tiên trong số ba nghiên cứu đưa ra từ trường từ thiên hà SGR 1935 + 2154, nằm cách xa chúng ta 30.000 năm ánh sáng, chịu trách nhiệm về FRB 200428. Sao từ giải phóng vụ nổ năng lượng cực mạnh này trong chưa đầy một phần nghìn giây.

Cấu hình năng lượng của sự kiện này khớp với những gì chúng ta đã thấy từ các FRBs khác, nhưng tất cả những cái được phát hiện cho đến nay đều có nguồn gốc bên ngoài Dải Ngân hà, vì vậy, đây là một sự kiện đặc biệt đáng chú ý.

"Chúng tôi đã tính toán rằng một vụ nổ dữ dội như vậy đến từ một thiên hà khác sẽ không thể phân biệt được với một số vụ nổ vô tuyến nhanh, vì vậy điều này thực sự rất quan trọng đối với lý thuyết cho thấy rằng các sao từ có thể là nguyên nhân đứng sau ít nhất một số FRBs", đồng tác giả nghiên cứu Pragya Chawla, một nhà nghiên cứu của CHIME, cho biết.

Nghiên cứu thứ hai từ nhóm STARE2, đồng ý với phát hiện của CHIME và khám phá bí ẩn về năng lượng của nó. FRB 200428 có năng lượng cao hơn 3.000 lần so với bất kỳ xung vô tuyến nào được nhìn thấy từ tinh vân Con Cua, giữ kỷ lục về các vụ phát vô tuyến có năng lượng lớn nhất trong Dải Ngân hà. Đồng thời, nó yếu hơn 30 lần so với FRB ngoài thiên hà yếu nhất từng được phát hiện.

“Có một bí ẩn lớn về điều gì sẽ tạo ra những đợt bùng phát năng lượng lớn này mà cho đến bây giờ chúng ta mới thấy đến từ một nửa vũ trụ. Đây là lần đầu tiên chúng tôi có thể gắn một trong những vụ nổ vô tuyến nhanh kỳ lạ này vào một vật thể vật lý thiên văn”, giáo sư Kiyoshi Masui, người đứng đầu nhóm phân tích của nhóm nghiê cứu CHIME về độ sáng của FRB, giải thích.

Các nhà nghiên cứu có thể tìm ra mối liên hệ FRB với sao từ do nó đang phát ra từng đợt tia X. Sẽ là một sự trùng hợp đáng kinh ngạc nếu hai sự kiện từ cùng một vùng trên bầu trời không liên quan đến nhau. Sự phát xạ cũng có thành phần tia gamma, làm tăng thêm gợi ý về mối liên hệ giữa sự phát xạ chùm tia gamma ngắn và các FRBs.

Thực tế, đến nay nguồn gốc của các FRBs vẫn chưa rõ ràng. Sự bùng phát từ các sao từ đã được đề xuất như là nguồn gốc của các FRBs khác. Ý tưởng cho rằng các sự kiện bùng nổ năng lượng như vụ nổ tia gamma có thể có vụ nổ vô tuyến nhanh liên quan chắc chắn hấp dẫn để giải thích những sự phát xạ bí ẩn.

Trong nghiên cứu thứ ba, nhóm nghiên cứu báo cáo hàng chục lần quan sát được cùng một phần bầu trời bằng Kính viễn vọng Hình cầu Khẩu độ 500m (FAST) ở Trung Quốc.

FAST không quan sát khu vực khi sao từ phát ra FRB của nó, nhưng đã quan sát SGR 1935 + 2154 trong 29 vụ nổ tia gamma ngắn. Trong tất cả những trường hợp đó, không phát hiện được vụ nổ vô tuyến nhanh nào. Điều này cho thấy rất hiếm khi xảy ra các vụ nổ vô tuyến nhanh liên quan đến các vụ nổ tia gamma ngắn.