Phát hiện tín hiệu vũ trụ bí ẩn lặp lại theo chu kỳ 157 ngày: Kéo dài vài mili giây, có năng lượng mạnh gấp hàng chục nghìn lần Mặt Trời

Được khám phá lần đầu vào năm 2007, phát xạ FRB (Fast Radio Burst - chớp sóng vô tuyến) là một trong những điều bí ẩn hấp dẫn nhất trong giới vật lý thiên văn học hiện đại. Chúng được miêu tả là những tín hiệu điện từ cực mạnh được truyền tới Trái Đất từ không gian sâu thẳm (Deep Space), vượt qua khoảng cách hàng trăm triệu năm cho đến hàng tỷ năm ánh sáng. 

Dù tồn tại trong thời gian vô cùng ngắn, chỉ kéo dài nhiều nhất vài mili giây, phát xạ FRB có mức năng lượng cực mạnh, gấp hàng chục nghìn lần so với Mặt Trời, hoặc bằng tổng năng lượng của Mặt Trời sinh ra liên tục trong suốt 80 năm.

FRB thường truyền tới Trái Đất từ không gian sâu thẳm, có thể là từ các thiên hà cách xa hàng trăm triệu cho đến hàng tỷ năm ánh sáng, và chỉ có thể phát hiện bằng kính thiên văn vô tuyến

Do FRB tồn tại trong thời gian cực kỳ ngắn ngủi, chúng thường chỉ được nhận dạng qua dữ liệu từ các đài thiên văn vô tuyến sau khi ghi nhận tín hiệu. Năm 2007, các nhà khoa học thu được tín hiệu của FRB đầu tiên nhờ kính viễn vọng vô tuyến Parkes ở Australia. Kể từ đó cho đến nay, các nhà thiên văn học đã thu được gần 100 tín hiệu FRB.

Do phương pháp quan sát cũng như công nghệ có hạn của con người, việc xác định FRB đến từ đâu và thứ gì tạo ra chúng vẫn đang khiến các nhà thiên văn học phải đau đầu. Một số nhà khoa học cho rằng, FRB được tạo ra từ các hiện tượng vật lý thiên văn trong vũ trụ, đơn cử như khi 2 ngôi sao neutron va chạm lại với nhau, hoặc phát ra từ hố đen khi chúng 'ngấu nghiến' vật chất từ một ngôi sao xấu số. Một số ít các nhà khoa học khác thậm chí còn nêu giả thuyết, đây có thể là một hình thức liên lạc của người ngoài hành tinh.

Phát hiện FRB lặp lại theo chu kỳ 157 ngày

Thông thường, các phát xạ FRB truyền đến Trái Đất theo một cách ngẫu nhiên và không tuân theo quy luật nào. Hầu hết các FRB từng được phát hiện chỉ bùng phát lên một lần duy nhất trong 1/1000 giây – nhanh hơn một cái chớp mắt – và hầu như không lặp lại, khiến những sự kiện như này xảy ra rất khó dự đoán và theo dõi.

Tuy nhiên, các nhà khoa học đã phát hiện sự tồn tại của 2 phát xạ FRB có chu kỳ phát tín hiệu cực kỳ bất thường.

Do phương pháp quan sát cũng như công nghệ có hạn của con người, việc xác định FRB đến từ đâu và thứ gì tạo ra chúng vẫn đang khiến các nhà thiên văn học phải đau đầu.

Cụ thể, vào tháng 1 năm nay, các nhà khoa học phát hiện phát xạ FRB có tên mã 180916.J0158 65 có chu kỳ hoạt động 16 ngày. Nó phát ra các đợt sóng vô tuyến trong khoảng thời gian 4 ngày, dừng trong khoảng thời gian 12 ngày, sau đó lặp lại.

Sau FRB 180916, các nhà khoa học mới đây tiếp tục phát hiện thêm một FRB có chu kỳ lặp lại đầy kỳ lạ khác. Sau khi theo dõi bằng Kính viễn vọng Lovell ở Anh trong suốt 5 năm, các nhà khoa học ở Đại học Manchester phát hiện FRB có tên mã 121102 sở hữu chu kỳ hoạt động 157 ngày. Nó phát ra các đợt sóng vô tuyến trong 90 ngày, sau đó đột nhiên im lặng trong 67 ngày. Các đợt phát tín hiệu của FRB 121102 liên tục lặp lại theo chu kỳ 157 ngày như trên đã khiến các nhà khoa học cực kỳ chú ý.

FRB 121102 được xác định phát ra từ một thiên hà cách Trái Đất 3 tỷ năm ánh sáng

Theo Space.com, phát hiện này cung cấp gợi ý quan trọng giúp xác định nguồn gốc của chớp sóng vô tuyến. Sự tồn tại của FRB thường xuyên lặp lại có thể liên quan tới chuyển động của một sao neutron, hoặc đến từ một hố đen, theo tiến sĩ Kaustubh Rajwade ở Đại học Manchester, trưởng nhóm nghiên cứu.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã đặt ra một số giả thuyết về nguồn gốc và chu kỳ lặp lại của FRB 121102. Đơn cử, sự bùng phát định kỳ của các chớp sóng vô tuyến có thể được lý giải bởi sự lắc lư trong trục quay của một ngôi sao neutron có từ tính cực mạnh. Bên cạnh đó, sự lặp lại của phát xạ FRB 121102 cũng có thể có liên quan tới quỹ đạo chuyển động của sao neutron trong một hệ sao đôi. 

Đây là một ngôi sao neutron cực kì đặc biệt, với lớp lõi tàn dư dày đặc còn sót lại sau khi một ngôi sao khổng lồ tạo ra một vụ nổ siêu tân tinh. Từ trường của chúng mạnh hơn gấp 1000 lần so với những ngôi sao neutron thông thường.

Tuy nhiên, giả thuyết này không nhận được sự đồng tình của nhiều nhà thiên văn học. Thông thường, các hiệu ứng lắc lư của sao neutron thường diễn ra trong khoảng vài tuần. Điều này có nghĩa, giả thuyết trên chỉ phù hợp với FRB 180916, vốn có chu kỳ phát xạ trong 16 ngày. Trong khi đó, nó vẫn không thể lý giải vì sao FRB 121102 lại có chu kỳ phát xạ dài hơn rất nhiều lần, lên tới 157 ngày. Điều này cũng có nghĩa, các nhà thiên văn học vẫn còn một quãng đường rất dài để hé mở bí ẩn về nguồn gốc của các FRB.

"Phát hiện thú vị này cho thấy những gì chúng ta biết về nguồn gốc của FRB ít ỏi tới mức nào. Chúng ta cần những quan sát khác với số lượng FRB lớn hơn để có cái nhìn rõ nét hơn về nguồn phát tín hiệu theo chu kỳ", Duncan Lorimer, Phó chủ nhiệm Khoa Vật lý Thiên văn ở Đại học West Virginia, đồn thời cũng là đồng tác giả nghiên cứu nhấn mạnh.

Tham khảo Space.com