Khoa học chứng kiến luồng ánh sáng chói nhất Vũ trụ, sinh ra bởi vụ nổ tia gamma mạnh gấp hàng tỷ lần Mặt Trời, xảy ra cách Trái Đất 5 tỷ năm ánh sáng

Lần đầu tiên, khoa học “tận mắt” chứng kiến sự kiện sáng nhất Vũ trụ, gây ra bởi hai vụ nổ khổng lồ tới từ những thiên hà xa xôi cách chúng ta 5 tỷ năm ánh sáng. Thật đáng ngạc nhiên khi ở khoảng cách xa như vậy, vụ nổ vẫn đủ lớn để chúng ta nhìn thấy được, thậm chí còn vinh danh nó với vị thế “sáng nhất Vũ trụ”.

Hai vụ nổ này là sự kiện bùng nổ tia gamma vũ trụ - những hiện tượng thiên văn kỳ thú, mang nhiều năng lượng ánh sáng và chết chóc bậc nhất Vũ trụ này từng chứng kiến. Lần đầu tiên kính viễn vọng chứng kiến ánh sáng mang năng lượng cực mạnh phát ra từ vụ nổ như vậy là vào tháng Bảy năm 2018; ta mới chứng kiến sự kiện tương tự thứ hai hồi tháng Giêng năm nay. Những luồng ánh sáng phát ra mạnh hơn cả trăm tỷ lần ánh sáng mà mắt thường nhìn thấy được.

Những vụ nổ tia gamma xuất hiện mà không báo trước, lại chỉ ngắn vài giây thôi nên từ trước tới nay, các nhà thiên văn học đều phải nhanh chóng “vớt vát” được những gì còn sót lại. Nhưng lần này thì khác: chỉ 50 giây sau khi vệ tinh phát hiện ra vụ nổ (hồi tháng Giêng), mọi kính viễn vọng Trái Đất trong phạm vi quan sát được đều đã hướng về nguồn sáng khổng lồ.

“Tính tới thời điểm này, đây là những hạt photon từ vụ nổ tia gamma chứa nhiều năng lượng nhất mà chúng tôi từng phát hiện được”, Elisa Bernardini, một nhà nghiên cứu tia gamma cho hay. Hơn 300 nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới hứng khởi bắt tay vào nghiên cứu sự kiện thiên văn mới, và báo cáo khoa học đầu tiên vừa được đăng tải trên Nature hôm thứ Tư vừa rồi.

Những vụ bùng nổ tia gamma xảy ra gần như hàng ngày, và như đã nói ở trên, chúng bất ngờ và chỉ xuất hiện trong vài giây ngắn ngủi. Chưa có nhiều tài liệu để nghiên cứu, nên những vụ nổ gây ra chúng vẫn là bí ẩn. Các nhà khoa học cho rằng chúng sinh ra từ các vụ va chạm sao neutron hay các vụ nổ siêu tân tinh - thời khắc một ngôi sao hết năng lượng, tự sụp xuống bởi chính lực hấp dẫn của mình, trở thành sao neutron hoặc hố đen.

“Chúng ta biết rằng đây là những vụ nổ mạnh nhất Vũ trụ, và chỉ trong vài giây, tỏa ra nhiều năng lượng hơn cả Mặt Trời tạo ra trong suốt tuổi thọ 10 tỷ năm của nó. Ánh sáng này có thể chiếu rọi tới gần như toàn bộ khoảng Vũ trụ nhìn thấy được”, nhà khoa học David Berge nói.

Và sau cú nổ ấy, những ánh hồng - ánh sáng còn vương lại sau vụ nổ sẽ tồn tại vài giờ, thậm chí vài ngày. Kính viễn vọng của ta đã từng nhiều lần phát hiện thấy những tia năng lượng yếu tới từ những vụ nổ nhỏ kèm theo và trong các ánh hồng.

Nhiều thập kỷ qua, đa số kiến thức chúng ta có về các vụ bùng nổ tia gamma đều tới từ việc quan sát các ánh hồng phát ra năng lượng yếu. Phải tới hai lần bùng nổ tia gamma gần đây nhất, ta mới trực tiếp nhìn thấy lượng năng lượng khổng lồ đi kèm tia sáng chói.

Ngay sau khi vệ tinh gửi tọa độ về cho các trạm thiên văn mặt đất, mọi kính viễn vọng có sẵn đều hướng về một điểm. Suốt 20 phút dài, những photon ánh sáng phát ra từ vụ nổ cho kính thiên văn mặt đất “ăn” một bữa no nê; nhờ đó, ta phát hiện được ra những đặc tính riêng biệt của các vụ nổ tia gamma.

“Hóa ra chúng tôi đã bỏ qua khoảng phân nửa lượng năng lượng trong một vụ nổ tia gamma”, nhà nghiên cứu Konstancja Satalecka cho hay. “Đo đạc của chúng tôi cho thấy rằng năng lượng được giải phóng trong các tia gamma này mạnh tương đương với tổng lượng năng lượng phát ra từ các ánh hồng. Đây là yếu tố đáng chú ý”.

Hóa ra từ trước tới giờ, ta không biết một vụ nổ tia gamma Vũ trụ có sức mạnh lớn thế này; đến lần đo đạc này, ta mới biết nó mạnh gấp đôi những lần trước!

Vụ nổ hồi tháng Giêng năm nay mạnh hơn hẳn sự kiện hồi tháng Bảy năm ngoái. Thế nhưng lần phát hiện trước vẫn rất đáng chú ý bởi dòng năng lượng mạnh tới sau vụ nổ tới 10 tiếng, mà ánh sáng từ vụ nổ còn lưu lại rõ tới tận 2 tiếng sau, tức là khi vụ nổ đáng lẽ đã phải rơi vào trạng thái ánh hồng.

Trong báo cáo khoa học của mình, các nhà nghiên cứu phỏng đoán rằng có khả năng electron cũng phân tán như photon, từ đó làm tăng lượng năng lượng của các photon. Một nghiên cứu khác về vụ nổ tia gamma hồi tháng Giêng cũng đưa ra kết luận tương tự.

Đã từ lâu, các nhà khoa học nghi ngờ rằng việc phân tán này là một trong những cách thức một vụ nổ tia gamma tạo ra nhiều năng lượng ánh sáng đến vậy khi đã bước vào giai đoạn ánh hồng. Quan sát hai vụ nổ mới đây nhất, ta đã khẳng định được giả thuyết trên là đúng.

Thế nhưng nghiên cứu về những vụ nổ tia gamma chưa dừng lại! Với dàn vệ tinh phát hiện sớm các hiện tượng thiên văn, ta sẽ sớm quan sát được thêm những vụ nổ tia gamma khác, mở bức màn Vũ trụ bí ẩn rộng ra chút nữa.