Bắt được tín hiệu vô tuyến từ gần 11 tỉ năm trước

Nguồn ảnh: Tuổi Trẻ

Một chớp sóng vô tuyến kéo dài vài mili giây đã mất hơn 10,7 tỉ năm để tới Trái đất, giúp các nhà thiên văn lần ra nơi phát tín hiệu khi vũ trụ mới khoảng 3 tỉ tuổi.

Kết quả vừa được công bố trên tạp chí Science, xác định đây là chớp vô tuyến nhanh ở vị trí xa nhất từng được phát hiện.

Nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học thuộc Đại học Sydney (Úc) dẫn dắt đã kết hợp dữ liệu từ kính thiên văn vô tuyến MeerKAT tại Nam Phi với quan sát của kính thiên văn không gian James Webb.

Tín hiệu mang tên FRB 20240304B được MeerKAT ghi nhận ngày 4-3-2024, từ hướng chòm sao Xử Nữ.

Ngay khi xem dữ liệu, nhóm nghiên cứu nhận thấy nó có thể đến từ một nơi cực kỳ xa. Tuy nhiên, để kiểm chứng, họ cần tìm được thiên hà nơi tín hiệu phát ra.

Chớp vô tuyến nhanh, viết tắt là FRB, là những đợt phát sóng vô tuyến rất ngắn nhưng giải phóng lượng năng lượng lớn.

Được phát hiện lần đầu năm 2007, hiện tượng này vẫn chưa có lời giải chắc chắn về nguồn gốc. Phần lớn FRB chỉ được ghi nhận một lần rồi không xuất hiện trở lại, khiến việc nghiên cứu thêm khó khăn.

Với FRB 20240304B, các nhà thiên văn biết chính xác vị trí trên bầu trời nhưng ngay cả những kính thiên văn mặt đất lớn nhất cũng không nhìn thấy thiên hà tại đó. Họ phải nhờ tới James Webb.

Camera cận hồng ngoại của kính tìm được thiên hà, còn thiết bị đo quang phổ xác định độ dịch chuyển đỏ là 2,148, cho biết ánh sáng phát ra khi vũ trụ mới khoảng 3 tỉ tuổi.

Thời gian tín hiệu truyền tới Trái đất là hơn 10,7 tỉ năm, được làm tròn thành gần 11 tỉ năm.

Thiên hà nguồn khiến nhóm nghiên cứu bất ngờ. Họ dự đoán sẽ tìm thấy một thiên hà lớn, chứa nhiều sao.

Kết quả lại là một thiên hà lùn đang tạo sao, có khối lượng nhỏ hơn khoảng 1.000 lần so với dự kiến. Tốc độ tạo sao gợi ý rằng phần lớn các ngôi sao tại đây có thể đã hình thành trong khoảng 30 triệu năm.

Hai giả thuyết nguồn gốc của chớp vô tuyến nhanh

Nhóm nghiên cứu xem xét hai cách giải thích nguồn gốc FRB. Một giả thuyết cho rằng tín hiệu sinh ra khi hai sao neutron hợp nhất. Tuy nhiên, quá trình chúng tiến lại gần nhau rồi va chạm được cho là thường cần hàng tỉ năm, khó giải thích trường hợp trong thiên hà có quần thể sao trẻ như vậy.

Giả thuyết khác liên quan tới sao từ, một loại sao neutron có từ trường rất mạnh. Sau khi một ngôi sao lớn nổ thành siêu tân tinh và để lại sao từ, chớp vô tuyến có thể xuất hiện tương đối sớm. Kết quả lần này ủng hộ cách giải thích đó, nhưng chưa xác nhận chắc chắn vật thể nào đã phát tín hiệu.

Sóng vô tuyến còn mang dấu vết vật chất đã gặp trên đường tới Trái đất. Nhóm nghiên cứu nhận ra ảnh hưởng của hai cấu trúc: cụm thiên hà Xử Nữ ở gần và một cụm thiên hà trước đó chưa được biết đến. Nhờ vậy, chớp sóng ngắn ngủi này còn giúp khảo sát vật chất giữa các thiên hà, vốn khó quan sát trực tiếp.

Nobel Vật lý 2026: Người biến 1km³ băng Nam Cực thành kính thiên văn săn ‘hạt ma’

Gần 40 năm kiên trì với ý tưởng chôn cảm biến ánh sáng sâu trong băng Nam Cực để săn tìm neutrino - những "hạt ma" bí ẩn của vũ trụ, GS Francis Halzen vừa được trao giải Nobel Vật lý 2026.

Giới thiên văn học quốc tế vừa ghi nhận bước đột phá khi phát hiện chớp sóng vô tuyến nhanh FRB 20240304B phát ra từ khoảng cách hơn 10,7 tỉ năm ánh sáng. Tín hiệu kéo dài vài mili giây này được đài thiên văn vô tuyến MeerKAT tại Nam Phi phát hiện vào ngày 4-3-2024 tại chòm sao Xử Nữ. Nghiên cứu do Đại học Sydney dẫn đầu và công bố trên tạp chí Science đã xác lập đây là chớp sóng vô tuyến ở vị trí xa nhất từng được con người quan sát. Nhờ camera cận hồng ngoại và thiết bị quang phổ của kính viễn vọng không gian James Webb, các nhà khoa học đã xác định chuẩn xác thiên hà phát nguồn có độ dịch chuyển đỏ 2,148, thời điểm vũ trụ chỉ khoảng 3 tỉ năm tuổi. Trái với giả định ban đầu về một thiên hà đồ sộ, nơi khởi nguồn lại là một thiên hà lùn đang trong giai đoạn tạo sao mạnh mẽ với khối lượng nhỏ hơn 1.000 lần mức dự kiến. Quần thể sao trẻ hình thành trong khoảng 30 triệu năm tại đây củng cố giả thuyết nguồn phát bắt nguồn từ sao từ, một dạng sao neutron có từ trường cực mạnh sinh ra sau vụ nổ siêu tân tinh. Không chỉ giải mã cơ chế vật lý thiên văn cổ đại, vệt sóng kéo dài gần 11 tỉ năm còn mang dấu vết vật chất trên hành trình hướng về Trái đất. Dữ liệu ghi nhận tương tác từ cụm thiên hà Xử Nữ và một cấu trúc cụm thiên hà chưa từng được biết đến trước đó. Phát hiện này đồng thời mở ra công cụ hữu hiệu để khảo sát lượng vật chất liên thiên hà vốn rất khó quan sát trực tiếp trong vũ trụ sơ khai.