Những vụ nổ vô tuyến bí ẩn được truy tìm ở rìa của một thiên hà cổ xưa đang hấp hối

Vào tháng 2 năm 2024, các nhà khoa học trên Trái đất đã phát hiện ra một vụ nổ vô tuyến cực mạnh từ ngoài vũ trụ. Để tìm hiểu xem nó đến từ đâu, họ lần theo tia năng lượng ngắn ngủi quay trở lại nguồn ngoài trái đất của nó — và phát hiện ra điều gì đó bất ngờ.

Các nhà khoa học do Đại học Northwestern và Đại học McGill dẫn đầu đã lần theo dấu vết của một vụ nổ vô tuyến nhanh (FRB) ở rìa của một thiên hà hình elip cổ đại. Các nhà khoa học trước đây đã nghĩ rằng những vụ nổ vô tuyến nhanh này, tạo ra nhiều năng lượng trong một tia sáng hơn cả lượng năng lượng mà Mặt trời của chúng ta tạo ra trong cả năm, được tạo ra độc quyền bởi các thiên hà trẻ liên tục tạo ra các ngôi sao mới. Tuy nhiên, các cuộc điều tra gần đây được trình bày chi tiết trong hai nghiên cứu chị em được công bố vào ngày 21 tháng 1 trên tạp chí Thư Tạp chí Vật lý Thiên văn, đang thúc đẩy các nhà thiên văn học xem xét lại tính đa dạng tiềm tàng của các nguồn FRB.

Được mệnh danh là FRB 20240209A, FRB tháng 2 năm 2024 không chỉ là một lần thực hiện. Từ tháng 2 đến tháng 7 năm 2024, cùng một nguồn đã bùng phát 21 lần.

Tarraneh Eftekhari thuộc Đại học Northwestern, người tham gia cả hai nghiên cứu, cho biết: “Lý thuyết phổ biến là FRB đến từ các nam châm được hình thành thông qua siêu tân tinh sụp đổ lõi”. Nam châm là những sao neutron có từ trường rất mạnh—và sao neutron là những thiên thể cực kỳ nhỏ và đậm đặc được cho là hình thành sau cái chết bùng nổ của một số sao lớn, tức là siêu tân tinh.

“Điều đó dường như không xảy ra ở đây,” Eftekhari tiếp tục. “Trong khi những ngôi sao trẻ, khối lượng lớn kết thúc cuộc đời của chúng dưới dạng siêu tân tinh suy sụp lõi, chúng tôi không thấy bất kỳ bằng chứng nào về những ngôi sao trẻ trong thiên hà này. Nhờ phát hiện mới này, một bức tranh đang nổi lên cho thấy không phải tất cả FRB đều đến từ các ngôi sao trẻ. Có thể có một nhóm nhỏ FRB có liên quan đến các hệ thống cũ hơn.”

Thiên hà cũ được đề cập đã 11,3 tỷ năm tuổi và cách chúng ta 2 tỷ năm ánh sáng. Sử dụng mô phỏng máy tính, Eftekhari và các đồng nghiệp của cô phát hiện ra rằng thiên hà này cực kỳ sáng và nặng gấp 100 tỷ lần Mặt trời của chúng ta.

“Nó dường như là thiên hà chủ FRB lớn nhất cho đến nay,” Eftekhari nói. “Nó nằm trong số những thiên hà lớn nhất ngoài kia.” FRB bất thường không chỉ bắt nguồn từ một thiên hà cũ mà nó còn đến từ rìa của thiên hà đó, cụ thể là cách trung tâm của nó 130.000 năm ánh sáng.

https://gizmodo.com/app/uploads/2025/01/the-February-FRB-300x239.jpg 300w, https://gizmodo.com/app/uploads/2025/01/the-February-FRB-1024x816.jpg 1024w, https://gizmodo.com/app/uploads/2025/01/the-February-FRB-768x612.jpg 768w, https://gizmodo.com/app/uploads/2025/01/the-February-FRB-680x542.jpg 680w, https://gizmodo.com/app/uploads/2025/01/the-February-FRB-896x714.jpg 896w, https://gizmodo.com/app/uploads/2025/01/the-February-FRB-1792x1428.jpg 1792w" sizes="(max-width: 1023px) calc(100vw - 2rem), (max-width: 1279px) calc(100vw - 26rem), 680px"/>

Vishwangi Shah của McGill, người tham gia cả hai nghiên cứu, cho biết: “Trong quần thể FRB, FRB này nằm ở vị trí (xa nhất) tính từ trung tâm thiên hà chủ của nó”. “Điều này vừa đáng ngạc nhiên vừa thú vị, vì FRB được cho là có nguồn gốc bên trong các thiên hà, thường là ở các khu vực đang hình thành sao. Vị trí của FRB này ở rất xa bên ngoài thiên hà chủ của nó đặt ra câu hỏi là làm thế nào những sự kiện năng lượng như vậy có thể xảy ra ở những khu vực không có ngôi sao mới nào hình thành.”

Nhưng FRB 20240209A không phải là FRB đầu tiên được phát hiện ở xa các vùng hình thành sao đang hoạt động – đây là FRB thứ hai. Vào năm 2022, các nhà thiên văn học đã lần theo dấu vết của M81 FRB, nằm cách Trái đất 12 triệu năm ánh sáng, tới một cụm sao ở rìa thiên hà Messier 81.

FRB 20240209A “có thể là một cặp song sinh của sự kiện M81 (M81 FRB). Nó ở xa thiên hà quê hương của nó (cách xa nơi bất kỳ ngôi sao nào được sinh ra) và quần thể sao trong thiên hà quê hương của nó là cực kỳ già. Nó đã có thời hoàng kim và hiện đang dần nghỉ hưu,” Wen-fai Fong thuộc Đại học Northwestern, người tham gia cả hai nghiên cứu, cho biết. “Đồng thời, loại môi trường cũ này đang khiến chúng tôi phải suy nghĩ lại về các mô hình tiền thân FRB tiêu chuẩn của mình và chuyển sang các kênh hình thành kỳ lạ hơn, điều này thật thú vị.”

Một trong những nghiên cứu cho thấy rằng, giống như M81 FRB, FRB mới cũng có thể có nguồn gốc từ một cụm sao, được gọi là cụm sao cầu.

Shah giải thích: “Nguồn gốc của cụm sao cầu cho FRB lặp lại này là kịch bản có khả năng giải thích nhất tại sao FRB này lại nằm bên ngoài thiên hà chủ của nó”. “Chúng tôi không biết thực tế liệu có một cụm sao cầu hiện diện ở vị trí FRB hay không và đã đệ trình đề xuất sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb để theo dõi các quan sát tiếp theo về vị trí FRB. Nếu có, nó sẽ khiến FRB này trở thành FRB thứ hai được biết là nằm trong cụm sao cầu. Nếu không, chúng tôi sẽ phải xem xét các kịch bản kỳ lạ khác về nguồn gốc của FRB.”

Nói cách khác: quay lại bảng vẽ!