Một nhiệm vụ của NASA quan sát hố đen siêu khối lượng chĩa thẳng chùm tia năng lượng cao về phía Trái Đất từ khoảng cách 400 triệu năm ánh sáng.
Mô phỏng Markarian 421 phát ra chùm tia năng lượng cao. Ảnh: NASA/Pablo Garcia
Những hố đen siêu khối lượng đang hoạt động được bao quanh bởi đĩa vật chất xoay tròn gọi là đĩa bồi tụ, nguồn cung cấp “thức ăn” cho chúng theo thời gian. Một số vật chất chúng không thể nuốt chửng sau đó được truyền đến các cực, sau đó phun ra ở tốc độ gần bằng vận tốc ánh sáng. Quá trình này tạo ra bức xạ điện từ cực sáng mang năng lượng cao. Trong một số trường hợp như ở phát hiện mới nhất của NASA, chùm tia chĩa thẳng vào Trái Đất trong sự kiện mang tên blazar, Live Science hôm 30/7 đưa tin.
Blazar có tên Markarian 421 nằm trong chòm sao Ursa Major, được quan sát bởi nhiệm vụ Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) của NASA, phóng vào tháng 12/2021. IXPE quan sát một đặc điểm của từ trường gọi là phân cực, chỉ phương hướng của từ trường. Sự phân cực của chùm tia phun ra từ Markarian 421 cho thấy một phần chùm tia, nơi từ các hạt tăng tốc, cũng tồn tại từ trường với cấu trúc xoắn.
Chùm tia blazar kéo dài qua không gian trong hàng triệu năm ánh sáng, nhưng cơ chế tạo ra chúng vẫn chưa được hiểu rõ. Tuy nhiên, phát hiện mới xung quanh chùm tia Markarian 421 có thể giúp làm sáng tỏ hiện tượng vũ trụ này, Laura Di Gesu, nhà vật lý thiên văn ở Cơ quan Vũ trụ Italy kiêm trưởng nhóm nghiên cứu.
Nguyên nhân chính khiến chùm tia của hố đen siêu khối lượng đang hoạt động sáng đến vậy là do các hạt tiến gần đến vận tốc ánh sáng, phát ra năng lượng khổng lồ và hoạt động theo thuyết tương đối đặc biệt của Einstein. Chùm tia blazer cũng được tăng cường độ sáng do việc chúng hướng về phía Trái Đất khiến bước sóng ánh sáng được khuếch đại, tăng cả tần suất và năng lượng. Từ hai tác động trên, kết quả là blazars có thể sáng hơn tất cả ánh sáng của mọi ngôi sao trong thiên hà gộp lại. Hiện nay, IXPE sử dụng ánh sáng đó để phác họa cơ chế vật lý ở trung tâm chùm tia của Markarian 421 và nhận dạng nguồn gốc của chùm tia phát sáng.
Phân tích dữ liệu của IXPE cho thấy sự phân cực của chùm tia giảm xuống 0% trong quan sát đầu tiên và thứ hai. Nhóm nghiên cứu nhận thấy từ trường xoay giống như dụng cụ mở nút chai. Kết quả đo bức xạ điện từ ở dạng quang học, hồng ngoại và ánh sáng vô tuyến không tác động tới độ ổn định và cấu trúc của chùm tia. Điều này có nghĩa sóng xung kích truyền dọc theo từ trường xoắn từ Markarian 421. Phát hiện mới cung cấp bằng chứng rõ ràng nhất về từ trường xoắn góp phần dẫn tới sóng xung kích giúp tăng tốc các hạt ở chùm tia.
Nhóm nghiên cứu dự định tiếp tục khám phá Markarian 421 cũng như nhận dạng các blazar khác có đặc điểm tương tự để tìm hiểu cơ chế phía sau hiện tượng.
An Khang (Theo Live Science)
