Các nhà khoa học Trung Quốc ở Viện vật lý năng lượng cao (IHEP) thuộc Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) phát hiện một dòng tia gamma với năng lượng lên tới 37 triệu electron volt từ chớp tia gamma cực sáng, Interesting Engineering hôm 25/7 đưa tin. Đây là vạch quang phổ năng lượng cao nhất phát ra bởi thiên thể trong vũ trụ.
Vụ nổ này cách chúng ta khoảng 2,4 tỷ năm ánh sáng.
Vụ nổ có tên GRB 221009A bắt nguồn từ chòm sao Nhân Mã cách chúng ta khoảng 2,4 tỷ năm ánh sáng. Bất chấp sự xa xôi đó, nó phát sáng đến mức "làm mù tạm thời" một số thiết bị quan sát vũ trụ và làm xáo trộn bầu khí quyển của hành tinh xanh, theo nghiên cứu xuất bản trên tạp chí Astrophysical Journal Letters hôm 29/3.
Sự kiện này ngay lập tức thu hút sự chú ý của cộng đồng vật lý thiên văn quốc tế. Họ ước tính một sự kiện dữ dội và rực rỡ như vậy chỉ có thể xảy ra một lần trong thiên niên kỷ, khiến nó trở thành cơ hội hiếm có để nghiên cứu nguồn gốc và sự phát triển của các vụ nổ tia gamma (GRB).
GRB được cho là loại vụ nổ mạnh mẽ nhất trong vũ trụ sau sự kiện Big Bang. Chúng có nguồn gốc từ các vụ nổ sao cực lớn hoặc siêu tân tinh, khi một ngôi sao khổng lồ hết nhiên liệu và sụp đổ thành sao neutron hoặc hố đen.
Mô phỏng vụ nổ tia gamma GRB 221009A. (Video: NASA/Swift/Cruz deWilde).
Viện Vật lý Năng lượng cao (IHEP) của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cùng với các nhà khoa học thuộc hơn 30 tổ chức đến từ Mỹ, Italy, Pháp và Đức, đã thực hiện phép đo chính xác về phát xạ tức thời và hào quang của vụ nổ chưa từng có này bằng cách sử dụng kính viễn vọng không gian Insight-HXMT và GECAM-C.
Các nhà nghiên cứu của IHEP, Đài quan sát Vân Nam thuộc CAS, Đại học Sư phạm Hà Bắc và Đại học Sư phạm Quý Châu tiến hành phân tích kỹ lưỡng dữ liệu quan sát từ hai máy dò tia gamma trong vũ trụ là GECAM-C và Fermi/GBM. GECAM-C do CAS cấp kinh phí, đo chính xác dải phổ năng lượng thấp của GRB này trong khi Fermi/GBM theo dõi dải năng lượng cao mà dòng tia gamma xuất hiện. Đặc biệt, chớp tia gamma sáng đến mức máy dò Fermi/GBM bị mất dữ liệu, khiến việc phân tích dữ liệu rất khó khăn. GECAM-C không gặp vấn đề như vậy do thiết kế thiết bị. Do đó, dữ liệu của GECAM-C được sử dụng để hiệu chỉnh dữ liệu từ Fermi/GBM.
Sau khi tiến hành phân tích kỹ lưỡng hai nguồn dữ liệu, ảnh hưởng của thiết bị và lập mô hình, nhóm nghiên cứu thu được quang phổ của GRB. Họ cũng xác định một loạt dòng tia gamma qua chớp tia, bao gồm dòng tia với năng lượng 37 triệu electron volt. Theo IHEP, phát hiện cho thấy những mặt độc đáo của vật lý GRB và tia tương đối của chúng (chùm vật chất khổng lồ bị đẩy tới gần vận tốc ánh sáng và đặc biệt nóng).
Phát xạ tức thời đề cập đến giai đoạn ban đầu với cường độ mạnh nhất của phát xạ chùm tia gamma, thường kéo dài trong vài giây và có thể được sử dụng để xác định vị trí của vụ nổ, trong khi hào quang đề cập đến sự phát xạ kéo dài hơn, ít dữ dội hơn theo sau phát xạ tức thời.
Mô phỏng chớp tia gamma sáng nhất GRB 221009A truyền tới Trái đất. (Ảnh: Global Times).
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng trong vòng một phút, vụ nổ GRB 221009A đã tạo ra năng lượng tương đương với 10.000 Mặt trời giải phóng trong suốt vòng đời hàng tỷ năm của nó bằng cách sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Theo tác giả chính của nghiên cứu Xiong Shaolin tại IHEP, điều tra viên của dự án GECAM-C, kết quả phép đo về GRB 221009A đã phá vỡ kỷ lục độ sáng trước đó của các vụ nổ tia gamma gấp 50 lần.
Kể từ khi biết đến GRB vào năm 1967, các nhà khoa học đã phát hiện gần 10.000 sự kiện như vậy, gây ra bởi sự sụp đổ của các ngôi sao lớn hoặc sự va chạm của các thiên thể có mật độ cao, chẳng hạn như hố đen và sao neutron.
"Điều khiến GRB 221009A trở nên đặc biệt là nó không chỉ cực kỳ sáng mà vụ nổ còn phóng ra một tia bức xạ rất hẹp và phát sáng thẳng vào Trái đất, cho phép chúng ta chứng kiến ánh hào quang của nó", Xiong cho biết.
Zhang Shuangnan, điều tra viên chính của dự án Insight-HXMT và là nhà nghiên cứu tại IHEP, nói thêm rằng nếu một vụ nổ như GRB 221009A xảy ra trong dải Ngân Hà và các chùm bức xạ của nó hướng vào Trái đất, đó sẽ là một thảm họa.
"Cộng đồng khoa học toàn cầu thật may mắn khi có thể ghi lại sự kiện mạnh mẽ này. Lần tới, khi chúng ta chứng kiến một vụ nổ tia gamma tương tự, loài người có thể đã tiến hóa thành một nền văn minh giữa các vì sao", Zhang Bin, Giáo sư vật lý thiên văn từ Đại học Nevada của Mỹ, nhấn mạnh.