Một cuộc săn lùng những hạt giả định được gọi là axion được cho là tuôn ra từ sao Betelgeuse đã không thu được kết quả, nhưng qua đó nó đã giúp các nhà vật lý đặt ra được những giới hạn rõ ràng hơn cho các thuộc tính của chúng.
Sâu trong lòng của mình, sao khổng lồ đỏ Betelgeuse có thể sản xuất ra hàng tấn loại hạt lý thuyết của vật chất tối mà các nhà khoa học gọi là axion, và nếu chúng thực sự tồn tại thì chúng sẽ thể hiện ra những dấu hiệu cho phép nhận biết. Một cuộc tìm kiếm như vậy gần đây đã không thu được kết quả, nhưng đã giúp các nhà vật lý tìm ra được những giới hạn mới cho loại hạt giả định này.
Hiện hữu dưới dạng một điểm sáng màu đỏ ở chòm sao Orion, Betelgeuse là một ngôi sao đã được nghiên cứu kỹ. Nó ở tương đối gần Trái Đất khi xét trên thang khoảng cách vũ trụ: chỉ 520 năm ánh sáng. Nó cũng đã trở nên đáng chú ý vào năm ngoái khi bỗng mờ đi một cách bí ẩn và khiến các nhà nghiên cứu tin rằng nó sẽ sớm phát nổ dưới dạng một supernova.
Vì Betelgeuse là một sao lớn và nóng, các nhà khoa học cho rằng nó cũng có thể là một nơi hoàn hảo để tìm các axion. Loại hạt được phỏng đoán này có khối lượng có lẽ chỉ khoảng một phần triệu hay thậm chí một phần tỷ khối lượng của một electron, và là ứng viên lý tưởng cho sự tạo thành vật chất tối - loại vật chất bí ẩn chiếm khối lượng lớn hơn hẳn so với khối lượng vật chất thông thường trong vũ trụ.
Theo Mengjiao Xiao - một nhà vật lý ở Viện công nghệ Massachusetts (MIT), thì vì là các hạt tạo thành vật chất tối nên về lý thuyết thì các axion không tương tác với các hạt ánh sáng, tuy nhiên theo một số lý thuyết thì vẫn có một khả năng nhỏ là các photon (tức là các hạt ánh sáng) có thể biến đổi qua lại thành axion trong điều kiện từ trường mạnh.
Lõi của một ngôi sao - nơi xảy ra phản ứng nhiệt hạch - là một nơi đáng chú ý để có thể tìm thấy một lượng lớn của đồng thời cả photon và từ tính. Như vậy, với việc nặng gấp Mặt Trời tới 20 lần, Betelgeuse có thể là "nơi mà chúng tôi gọi là một nhà máy axion" - Xiao nói.
Xiao cũng bổ sung rằng vì Betelgeuse là một sao đã già, nó đang ở giai đoạn không thể phát xạ ra nhiều tia X, có nghĩa là bất cứ bức xạ nào ở dải này thu được từ đó có thể chỉ ra sự có mặt của axion.
Hình ảnh mô phỏng trên máy tính về sự mờ đi gần đây của sao Betelgeuse. Các nhà khoa học cho rằng nó có thể là một nơi lý tưởng để tìm kiếm dấu hiệu của vật chất tối. Nguồn: NASA, ESA, và E. Wheatley (STScI).
Xiao và các cộng sự của ông đã sử dụng Hệ thống kính thiên văn quang phổ hạt nhân (NuSTAR) đặt ngoài không gian của NASA để săn lùng dấu hiệu của tia X tới từ Betelgeuse, dù họ không hề tìm thấy gì hơn ngoài dấu hiệu của những quá trình vật lý thiên văn thông thường ở ngôi sao này. Những phát hiện của họ gợi ý rằng khả năng photon và axion tương tác với nhau thấp hơn mức dự đoán trước đó ít nhất là 3 lần.
Theo một nhà khoa học khác ở MIT nhưng không tham gia trực tiếp nghiên cứu này là Joshua Foster, thì do môi trường ở các sao có nhiều nhiễu loạn hơn nhiều so với những điều kiện được thực hiện trong phòng thí nghiệm nên việc thực hiện những tìm kiếm kiểu này là rất khó khăn. Dù vậy, nhóm nghiên cứu đã làm việc cật lực để định lượng được tính không chính xác đó và qua đó đặt ra được những giới hạn mới cho các thuộc tính có thể có của các axion.
Ngay cả nếu các nhà nghiên cứu thu được tia X ngoài dự đoán tới từ ngôi sao, nó cũng không thể khẳng định chắc chắn rằng thực sự có axion tồn tại. Các nhà khoa học vẫn cần phải loại trừ nhiều khả năng khác có thể xảy ra mà không cần tới sự có mặt của vật chất tối trước khi đưa ra kết luận về một quá trình vật lý hoàn toàn mới - Foster cho biết.
Nhưng vẫn có thể rằng một ngày kia axion sẽ được tìm thấy, và Xiao cho rằng nó có thể giúp các nhà thiên văn hiểu rõ hơn về Betelgeuse. Nếu những tính chất của loại hạt đó được biết rõ, các kính thiên văn hướng về phía Betelgeuse cuối cùng có thể sẽ tìm được tín hiệu của chúng và mang lại cái nhìn mới về những quá trình xảy ra bên trong lòng ngôi sao, cũng như cho phép các nhà nghiên cứu tính toán được chính xác xem khi nào nó sẽ phát nổ.
Bryan
Theo Live Science
