Nhịp tia gamma khiến giới nghiên cứu bối rối

Cách một hố đen cung cấp năng lượng cho nhịp tia gamma của đám mây khí từ khoảng cách 100 năm ánh sáng vẫn là điều bí ẩn với các nhà khoa học.

Mô phỏng vi chuẩn tinh SS 433. Ảnh: Phys.org.

Các nhà khoa học phát hiện nhịp tia gamma bí ẩn đến từ một đám mây khí trong vũ trụ. Đám mây ở chòm sao Aquila đang đập cùng nhịp với hố đen hàng xóm, chứng tỏ giữa hai vật thể có mối liên hệ, theo báo cáo công bố hôm 17/8 trên tạp chí Nature Astronomy của nhóm nghiên cứu đứng đầu là Jian Li ở Viện DESY Jian Li và giáo sư Diego F. Torres ở Viện Khoa học Vũ trụ (IEEC-CSIC).

Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học đến từ Đức, Tây Ban Nha, Trung Quốc và Mỹ, phân tích dữ liệu của 10 năm từ kính viễn vọng không gian tia gamma Fermi do NASA quản lý và xem xét một vi chuẩn tinh. Hệ thống này có số hiệu SS 433, ở cách dải Ngân Hà 15.000 năm ánh sáng, bao gồm một ngôi sao khổng lồ có khối lượng lớn gấp khoảng 30 lần Mặt Trời và hố đen lớn gấp 10 – 20 lần. Hai vật thể quay quanh nhau theo chu kỳ 13 ngày, trong đó hố đen hút nhiều vật chất hơn từ ngôi sao.

“Vật liệu tích tụ ở đĩa bồi tụ trước khi rơi vào trong hố đen, giống như nước trong vòng xoáy ở lỗ thoát nước của bồn tắm”, Li giải thích. “Tuy nhiên, một phần vật chất đó không bị hố đen hút mà bắn ra ở tốc độ cao theo hai dòng có hướng trái ngược nằm phía trên và dưới đĩa bồi tụ”. Tình huống này thường xuất hiện trong những thiên hà hoạt động mạnh với hố đen lớn gấp hàng triệu lần Mặt Trời ở trung tâm, phun vào vũ trụ dòng tia dài hàng chục nghìn năm ánh sáng. SS 43 trông giống phiên bản thu nhỏ của các chuẩn tinh này và có biệt danh là “vi chuẩn tinh”.

Những hạt tốc độ cao và từ trường siêu mạnh ở dòng tia sản sinh tia X và tia gamma. Đĩa bồi tụ không nằm chính xác ở mặt phẳng quỹ đạo của hai vật thể. Nó tiến động hoặc đung đưa. Kết quả là hai dòng tia phun theo chiều xoắn ốc vào không gian xung quanh thay vì tạo thành đường thẳng.

Sự tiến động của dòng tia hố đen có chu kỳ khoảng 162 ngày. Quá trình phân tích tỉ mỉ hé lộ có một tín hiệu tia gamma với cùng chu kỳ ở vị trí đặc biệt nhiều khí gas và cách tương đối xa dòng tia của vi chuẩn tinh hay còn gọi là Fermi J1913 0515.

Các nhà nghiên cứu vẫn chưa rõ cách hố đen cung cấp năng lượng cho nhịp tia gamma của đám mây khí gas. Họ đang khám phá một phương pháp dựa trên lực tác động của proton nhanh (hạt nhân của nguyên tử hydro) sinh ra ở cuối dòng tia hoặc gần hố đen và lẫn vào đám mây. Tại đó, những hạt hạ nguyên tử này va đập với khí gas và tạo ra tia gamma. Các proton cũng có thể nằm trong dòng hạt di chuyển nhanh ở rìa đĩa bồi tụ. Bất cứ khi nào dòng hạt này va vào đám mây khí gas, chúng tạo ra tia gamma, dẫn tới nhịp đập kỳ lạ.