Sáp nhập sao neutron đôi sẽ dẫn đến các vụ bùng phát tia gamma ngắn
Được công bố trên Physical Review Letters, khám phá của các nhà khoa học tại trường Đại học bang Oregon đã đem lại những hiểu biết mới cho các nhà vật lý thiên văn về mối quan hệ giữa vụ sáp nhập sao neutron đôi, sóng hấp dẫn và các vụ bùng phát tia gamma ngắn.
Vụ nổ tia gamma ngắn. Nguồn: phys.org
Các vụ bùng phát tia gamma (GRB) là các chùm tia sóng điện từ hẹp của các bước sóng ngắn nhất trong phổ điện từ. Nó là hiện tượng điện từ mạnh nhất trong vũ trụ, xuất hiện cách Trái đất hàng tỷ năm ánh sáng và có thể giải phóng năng lượng lớn trong vài giây tương đương với năng lượng Mặt trời phát ra trong suốt quá trình tồn tại của mình.
GRB có hai loại dài và ngắn. Liên quan đến cái chết của một sao khổng lồ vì lõi của nó sẽ trở thành lỗ đen, GRB dài có thể kéo dài vài giây đến vài phút, còn các GRB ngắn kéo dài trong tối đa 2 giây. Nó bị các nhà nghiên cứu nghi ngờ là có thể xuất phát từ sự sáp nhập hai sao neutron, hiện tượng này cũng tạo ra một lỗ đen mới – nơi sức hút của lực hấp dẫn từ vật chất siêu đậm đặc mạnh đến mức ánh sáng cũng không thể thoát ra được.
Vào tháng 11/2017, các nhà khoa học trong nhóm hợp tác Mỹ và châu Âu đã tuyên bố phát hiện một chớp tia gamma/tia X trùng khớp với một vụ phát sóng hấp dẫn, theo sau là các ánh sáng khả kiến từ kilonova – một vụ nổ vũ trụ mới.
Davide Lazzati, nhà vật lý thiên văn lý thuyết thuộc trường ĐH Khoa học của ĐH bang Oregon cho biết: “Việc dò được đồng thời tia gamma và sóng hấp dẫn từ cùng một nơi trên bầu trời có thể là cột mốc quan trọng trong hiểu biết của chúng ta về vũ trụ. Từ tia gamma này, chúng ta có thể xác định được chính xác vị trí xuất phát của sóng hấp dẫn, đồng thời việc kết hợp thông tin từ bức xạ hấp dẫn và điện từ cũng giúp chúng ta chứng minh hệ sao đôi neutron gây ra [vụ bùng phát tia gamma] theo những cách chưa từng được áp dụng.”
Năm ngoái, nhóm nghiên cứu của Lazzati đã công bố một bài báo nêu giả thuyết: trái ngược với ước tính của cộng đồng vật lý thiên văn, vụ nổ tia gamma ngắn liên quan đến phát sóng hấp dẫn của hệ sao đôi neutron có thể quan sát được, ngay cả khi vụ nổ tia gamma không hướng trực tiếp đến Trái đất. Lazzati giải thích: “Tia X và tia gamma là chuẩn trực, giống như ánh sáng của ngọn hải đăng, và có thể dễ dàng phát hiện chỉ nếu chùm tia hướng trực tiếp đến Trái đất. Mặt khác, sóng hấp dẫn gần như đẳng hướng và có thể phát hiện được ngay.”
Sau khi dò thấy sóng hấp dẫn vào tháng 11/2017, các nhà thiên văn tiếp tục quan sát và đã thấy địa điểm xuất phát của sóng hấp dẫn. Họ cũng thấy nhiều bức xạ đến từ sau vụ bùng phát tia gamma, sóng vô tuyến, tia X khác biệt so với kiểu bức xạ muộn của GRB ngắn. Thông thường có một vụ nổ ngắn, một xung sáng, bức xạ tia X sáng, sau đó nó phân rã theo thời gian. Đây là một xung tia gamma yếu, và bức xạ muộn đã mờ, nó sáng rất nhanh và sau đó tắt đi. Nhưng trạng thái đó chỉ có thể nhìn thấy khi chúng ta đứng ở điểm quan sát ngoài trục, thay vì nhìn thẳng lên trên. “Chúng tôi đang mong đợi một luồng tia ngoài trục sẽ mang đến bằng chứng thuyết phục là vụ sáp nhập hệ sao neutron đôi và các vụ nổ tia gamma ngắn thực sự có liên quan đến nhau” – Lazzati tổng kết.
Thanh Trúc lược dịch
Nguồn: https://phys.org/news/2018-06-short-gamma-ray-binary-neutron-star.html
