Các nhà thiên văn học tìm thấy tín hiệu vô tuyến kỳ lạ phát ra từ vết nứt trong 'Con Rắn Vũ Trụ' của Ngân Hà

Trên thực tế, “Con Rắn Vũ Trụ” là một trong những “xương sống” của thiên hà Milky Way. Phát hiện này không chỉ làm sáng tỏ thêm về hoạt động năng lượng cao tại trung tâm Ngân Hà, mà còn dấy lên những câu hỏi mới về các lực lượng vô hình đang chi phối cấu trúc của vũ trụ.

“Xương sống” vũ trụ: Cột trụ khổng lồ của Ngân Hà

Trong nhiều năm qua, các nhà thiên văn học đã quan sát thấy ở trung tâm thiên hà của chúng ta – Ngân Hà – tồn tại những cấu trúc dài và hẹp giống như “xương sống”, hay còn gọi là các sợi phân tử khổng lồ (Giant Molecular Filaments - GMF). Những “xương” này chính là nơi tập trung mật độ vật chất cao nhất, đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành các ngôi sao mới.

Theo các nhà khoa học, có khoảng 20 “xương” như vậy đã được xác định trong các nhánh xoắn ốc của Ngân Hà. Các cấu trúc này là nơi tập trung khí và bụi vũ trụ với khối lượng khổng lồ, hình thành nên các đám mây phân tử, nguyên liệu chính để tạo ra các hệ sao mới. Việc nghiên cứu chúng giúp hiểu rõ hơn về quá trình hình thành sao và sự tiến hóa của thiên hà.

Một trong những “xương” nổi bật nhất được đặt tên là “Con Rắn Trung tâm Thiên hà” (Galactic Center Radio Snake), hay còn gọi là G359.13. Cấu trúc này trải dài khoảng 230 năm ánh sáng và nằm ở vị trí gần trung tâm của Ngân Hà – cách Trái Đất khoảng 26.000 năm ánh sáng.

“Vết gãy” kỳ lạ và tín hiệu phát ra từ vết nứt

Điều đặc biệt khiến các nhà thiên văn chú ý là Con Rắn Vũ Trụ không còn giữ được hình dạng tuyến tính ban đầu. Quan sát bằng kính thiên văn vô tuyến cho thấy cấu trúc này đã bị “gãy” tại hai vị trí. Dọc theo chiều dài hàng trăm năm ánh sáng của mình, Con Rắn xuất hiện những khúc quanh lớn, đây là dấu hiệu cho thấy một lực lượng khổng lồ đã tác động vào nó.

Khi các nhà nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ kính viễn vọng tia X Chandra của NASA để phân tích kỹ hơn tại các điểm gãy, họ bất ngờ phát hiện ra một nguồn phát tín hiệu vô tuyến và tia X ngay tại vết nứt đầu tiên. Đây có thể là bằng chứng về một sự kiện năng lượng cao cực kỳ hiếm gặp xảy ra tại trung tâm thiên hà.

Theo giả thuyết của nhóm nghiên cứu, “thủ phạm” gây ra vụ gãy này rất có thể là một sao xung (pulsar) – tàn tích siêu đặc của một ngôi sao khổng lồ đã phát nổ thành siêu tân tinh.

Sao xung có từ trường cực mạnh và tốc độ quay rất nhanh, có thể phát ra các chùm bức xạ năng lượng cao.

Trong trường hợp này, ngôi sao xung có thể đã đâm vào cấu trúc từ hóa của Con Rắn Vũ Trụ với tốc độ lên đến 1 – 2 triệu dặm mỗi giờ (tương đương 1,6 đến 3,2 triệu km/h), làm vỡ cấu trúc từ trường và tạo ra sóng vô tuyến và tia X.

Dấu vết của va chạm khổng lồ

Bài báo khoa học mới được công bố trên Tạp chí hàng tháng của Hội Thiên văn học Hoàng gia (MNRAS) cho biết các đặc điểm phát xạ được ghi nhận hoàn toàn phù hợp với mô hình một sao xung va chạm vào sợi từ trường. “Độ sáng vô tuyến và phổ dốc của nguồn nhỏ gọn phù hợp với đặc điểm của một sao xung.

Ngoài ra, độ phẳng phổ và sự gia tăng cường độ bức xạ synchrotron cho thấy sự tiêm các hạt năng lượng cao dọc theo chiều dài của Con Rắn,” nhóm nghiên cứu nhận định.

Họ cho rằng, vụ va chạm đã làm phát sinh một "nút thắt chính" – nơi xảy ra sự va chạm – và một "nút thắt phụ", hình thành từ các sóng xung kích và hiệu ứng lan truyền của từ trường bị méo mó.

Các electron và positron (phản hạt của electron) bị tăng tốc đến mức năng lượng cực cao, và chính những hạt này tạo ra tín hiệu vô tuyến và tia X mạnh mẽ được ghi nhận bởi kính viễn vọng.

Việc phát hiện tín hiệu từ sao xung trong Con Rắn Vũ Trụ không chỉ xác nhận rằng các cấu trúc như “xương sống” Ngân Hà là những nơi diễn ra các quá trình vật lý phức tạp, mà còn giúp các nhà thiên văn hiểu rõ hơn về tương tác giữa vật chất tối, từ trường và vật chất nhìn thấy trong vũ trụ.

Nó cũng cho thấy thiên hà của chúng ta không phải là một cấu trúc tĩnh lặng, mà là nơi thường xuyên xảy ra các va chạm năng lượng cao giữa các vật thể tốc độ cực lớn, tạo ra các hiệu ứng vật lý mạnh mẽ. Đây là một phần của bức tranh lớn hơn về cách các thiên hà hoạt động và tiến hóa.

Dù phát hiện ban đầu đã rất thú vị, nhưng giới khoa học cho rằng cần có thêm nhiều quan sát hơn nữa để xác định chắc chắn nguyên nhân của tín hiệu và sự biến dạng của Con Rắn Vũ Trụ.

Các đài quan sát như ALMA, VLA và kính thiên văn không gian James Webb có thể được huy động để kiểm tra thêm về thành phần vật chất, động học và phổ năng lượng tại các nút thắt của cấu trúc này.

Việc theo dõi một "con rắn" dài hơn 230 năm ánh sáng tại trung tâm thiên hà không phải là điều dễ dàng, nhưng nó là chìa khóa để làm rõ thêm vai trò của các hiện tượng cực đoan trong quá trình tiến hóa thiên hà.