Tìm ra câu trả lời vật chất còn thiếu của vũ trụ
Một luồng tín hiệu bí ẩn gửi từ không gian được tiết lộ đã giúp phát hiện ra vật chất còn thiếu trong vũ trụ, cung cấp một góc nhìn hoàn toàn mới về không gian sâu thẳm này.
Một buổi tối năm 2019, Jean-Pierre Macquart, một nhà thiên văn học thuộc Trung tâm Nghiên cứu Thiên văn Vô tuyến Quốc tế tại Australia, nóng lòng trở về nhà để kể với gia đình về một bí mật vũ trụ mà ông đã tình cờ phát hiện.
Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 27/5, Macquart và nhóm các nhà thiên văn học quốc tế lần đầu tiên thuật lại chi tiết khám phá của họ: một luồng tín hiệu bí ẩn gửi từ sâu bên trong không gian được tiết lộ đã giúp phát hiện ra vật chất còn thiếu trong vũ trụ, cung cấp một góc nhìn hoàn toàn mới về không gian sâu thẳm này.
Kính viễn vọng ASKAP có đóng góp rất lớn trong việc truy vết FRBs. Ảnh: ASKAP.
Trong quá trình truy tìm các phát xạ vô tuyến nhanh (FRBs), Macquart và đội ngũ nghiên cứu đã sử dụng kính viễn vọng khổng lồ ASKAP đặt tại vùng sa mạc hẻo lánh của Úc. Nhờ có 36 đĩa ăng-ten cực lớn của ASKAP, các phát xạ FRBs di chuyển trong không gian đã được phát hiện.
Ngoài ra, các nhà khoa học đến từ các tổ chức trên toàn cầu trong nhóm của Macquart đã nhận thấy, các FRBs còn có chức năng truy vết vật chất còn thiếu của vũ trụ.
Những vật chất còn lại đã đi đâu?
Vũ trụ của chúng ta được cấu thành từ vật chất thông thường, vật chất tối và năng lượng tối.
Trong đó, vật chất tối cùng năng lượng tối chiếm đến 95% thành phần tạo nên vũ trụ. Đây là những thành phần mà các nhà khoa học trên thế giới chưa bao giờ có thể phát hiện được tuy biết đến sự tồn tại của chúng.
Video đang HOT
Mặt khác, các vật chất thông thường hay còn được gọi là vật chất baryon là thứ tạo ra mọi thứ mà chúng ta biết, từ những hành tinh, ngôi sao hay thiên hà. Theo những tính toán ban đầu vào những năm 1990, vật chất baryon chỉ chiếm 5% tổng số vật chất khác trong vũ trụ.
Theo những tính toán ban đầu vào những năm 1990, vật chất baryon chỉ chiếm 5% tổng số vật chất khác trong vũ trụ. Ảnh: ICRAR.
Tuy nhiên, khi thực hiện lại các phép tính toán, các nhà khoa học bất ngờ nhận ra những vật chất mà họ có thể quan sát đã bị giảm đi đáng kể so với con số 5%.
Trong nhiều năm, nhiều phương pháp khác nhau đã được sử dụng để cố gắng phát hiện vật chất bị thiếu, nhưng các nhà nghiên cứu không thể phát hiện đầy đủ tất cả các vật chất bình thường trên vũ trụ, chủ yếu là do chúng tập trung vào các vùng không gian cụ thể.
Chỉ khi tiên phong sử dụng kỹ thuật truy vết FRBs, bức tranh tổng thể mới dần được hé lộ.
“Những gì FRBs làm là vượt qua mọi giới hạn trong khi những kỹ thuật nghiên cứu khác đều bất lực”, Macquart cho biết.
Vụ nổ từ quá khứ
Phát xạ vô tuyến nhanh là hiện tượng vũ trụ bí ẩn và đầy hấp dẫn. Chúng lần đầu tiên được xác định vào năm 2007, tuy vậy nguồn gốc của chúng vẫn còn là một bí ẩn và việc đi tìm FRBs khá khó khăn. Các kính viễn vọng như ASKAP sẽ cho phép các nhà khoa học xác định chính xác nguồn phát của các sóng vô tuyến này từ sâu trong không gian.
ASKAP là một phần quan trọng của nghiên cứu nhằm tìm kiếm dấu hiệu của FRBs, mỗi giây nó có thể thu về 10 nghìn tỷ phép tính và giải quyết khoảng 1 tỷ phép tính ngay sau đó.
Hình ảnh mô tả về cách tín hiệu FRB truyền qua không gian trống và điều gì xảy ra với tín hiệu khi nó gặp phải vấn chất bị thiếu. Ảnh: ICRAR.
“Khi sóng vô tuyến truyền trong vũ trụ, chúng tác động với các electron tự do dày đặc xung quanh, làm mờ tín hiệu vô tuyến”, Geraint Lewis, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Sydney. Tuy không tham gia nghiên cứu cùng nhóm khoa học, ông cho biết chính sự mờ đi của tín hiệu vô tuyến là chìa khóa tìm ra các vật chất còn thiếu.
Các nhà thiên văn học đã tính số lượng electron nằm dọc theo đường ngắm trở lại các nguồn FRBs. Sau khi quan sát năm FRBs khác nhau từ năm địa điểm khác nhau, nhóm nghiên cứu nhận thấy các phép đo của họ tương ứng gần như hoàn hảo với dự đoán về số lượng vật chất tồn tại trong vũ trụ.
Bí ẩn cuối cùng đã được giải quyết, mô hình tìm hiểu vũ trụ của họ là chính xác.
Tạo ra bản đồ về vũ trụ khả kiến
Vũ trụ khả kiến là vùng không gian tập hợp mọi vật chất, sự vật, hiện tượng mà con người có thể quan sát. Với FRBS, nhóm nghiên cứu tin chúng sẽ trở thành một công cụ mới để thăm dò vũ trụ.
Phương pháp phát hiện FRB có độ nhạy hơn nhiều so với các phương pháp trước đây và cho phép các nhà nghiên cứu phát hiện vật chất thông thường bị ẩn giấu. Các nhà thiên văn học giờ đây có thể kết nối các vũ trụ được biết đến và tạo nên vũ trụ khá kiến.
“Kỹ thuật này sẽ cho phép chúng tôi vạch ra vị trí của khí gas. Cho đến hôm nay, chúng tôi đã có thể hiển thị cho bạn các hình ảnh mô phỏng vũ trụ khả kiến, nếu cho chúng tôi thời hạn 5 năm và ít nhất 100 phát xạ vô tuyến, chúng tôi có khả năng tạo nên một tấm bản đồ chính xác của vũ trụ”, Xavier Prochaska, nhà thiên văn học tại Đại học California cho biết.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm kiếm các FRBs với ASKAP và Macquart cho biết nhóm của ông đang chế tạo một cỗ máy khổng lồ có thể tăng tỷ lệ phát hiện FRBs gấp 20 lần. Bước nhảy vọt như vậy sẽ cho phép nhóm nghiên cứu thu được 100 tín hiệu trong vòng một tháng, giúp chúng ta có được cái nhìn tổng quát nhất về vũ trụ.
“Vật chất tối và năng lượng tối sẽ là vấn đề tiếp theo chúng tôi muốn giải quyết’, Macquart kết luận.
Tín hiệu bí ẩn từ không gian lặp lại theo chu kỳ 16 ngày
Các nhà thiên văn học phát hiện chu kỳ hoạt động của một phát xạ vô tuyến, mở ra hy vọng tìm kiếm manh mối quan trọng của hiện tượng bí ẩn bậc nhất không gian.
Phát xạ vô tuyến (FRB) là những bước sóng radio lóe sáng trên giải ngân hà trong thời gian chỉ vài miligiây nhưng đủ tạo ra nguồn năng lượng tương đương với 50 triệu Mặt trời. Các phát xạ vô tuyến cực kỳ hiếm gặp với chỉ hơn 100 phát xạ được ghi lại từ năm 2007 cho đến nay và nguyên nhân của nó vẫn là một bí ẩn.
Trong số hơn 100 phát xạ từng được phát hiện, hầu hết trong số chúng bùng lên trong một lần duy nhất.
Tuy nhiên, vào tháng 1 năm nay, các nhà khoa học phát hiện phát xạ FRB 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.
Hình ảnh mô phỏng phát xạ vô tuyến truyền tới Trái đất. (Ảnh: Đài thiên văn Bắc Kinh)
Sau FRB 180916, các nhà khoa học mới đây phát hiện thêm một phát xạ vô tuyến khác cũng tồn tại chu kỳ hoạt động tương tự nhưng với thời gian dài hơn.
Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã theo dõi FRB 121102 bằng Kính viễn vọng Lovell ở Anh trong suốt 5 năm và phát hiện ra chu kỳ hoạt động 157 ngày của phát xạ này. Nó phát ra các đợt sóng vô tuyến trong 90 ngày, sau đó im lặng trong 67 ngày.
Các nhà khoa học vẫn chưa thể tìm ra nguyên nhân đằng sau hoạt động tuần hoàn này, nhưng họ đưa ra một số giả thiết như sự bùng phát định kỳ có thể xuất phát từ hiện tượng chao đảo trong trục quay của một ngôi sao neutron có từ tính cao hoặc phát xạ này liên kết với chuyển động quỹ đạo của một ngôi sao neutron trong một hệ sao nhị phân.
"Phát hiện thú vị này chứng minh những điều mà chúng ta biết về nguồn gốc của FRB ít tới thế nào. Cần phải quan sát thêm nhiều FRB hơn để có được một bức tranh rõ ràng hơn về nguồn phát tín hiệu định kỳ này và làm rõ nguồn gốc của chúng", Duncan Lorimer, Phó Khoa Vật lý Thiên văn thuộc Đại học West Virginia cho hay.
Phát hiện thiên hà khổng lồ có thể làm lay chuyển hiểu biết về vũ trụ Các nhà thiên văn học vừa phát hiện ra một thiên hà khổng lồ khiến các nhà khoa học phải xem xét lại cách cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ đã hình thành thế nào. Trong những ngày đầu kính viễn vọng Hubble được sử dụng, các nhà thiên văn học rất háo hức muốn biết họ có thể xem vũ trụ...