Ở giữa vùng băng giá của Nam Cực, kính thiên văn Nam Cực (South Pole Telescope/SPT) đang theo dõi một trong những khu vực khắc nghiệt nhất trong thiên hà Milky Way, và họ vừa ghi nhận một hiện tượng đáng chú ý. Các nhà thiên văn đã phát hiện những vụ bùng phát mạnh xuất phát từ các ngôi sao gần lỗ đen siêu nặng (SMBH) ở trung tâm thiên hà. Đây không phải những vụ bùng phát thông thường mà chúng có năng lượng giải phóng mạnh đến mức khiến những đợt bùng phát dữ dội nhất của Mặt Trời cũng trông như những ngọn nến leo lét.
Vùng trung tâm thiên hà là một nơi rất khắc nghiệt. Cách chúng ta 26.000 năm ánh sáng, trong chòm sao Sagittarius, lực hấp dẫn của lỗ đen có khối lượng khoảng 4 triệu lần khối lượng Mặt Trời chi phối không gian xung quanh, trong khi các ngôi sao lao quanh nó với vận tốc cực lớn. Khu vực này rất đông đúc và dữ dội, và cho đến nay vẫn đặc biệt khó nghiên cứu ở một số dải bước sóng.
Đó là lúc kính thiên văn Nam Cực phát huy thế mạnh. Hoạt động ở dải bước sóng milimet (nằm giữa hồng ngoại và sóng vô tuyến trên phổ điện từ), thiết bị này có thể quan sát xuyên qua lớp bụi vốn che khuất tầm nhìn của chúng ta về vùng lõi thiên hà. Không khí Nam Cực cực kỳ khô và khí quyển ổn định khiến nơi đây trở thành địa điểm lý tưởng cho kiểu quan sát này.
Kính thiên văn Nam Cực vào tháng 11/2009, trước khi phần ốp màu xanh được lắp thêm cho phòng điều khiển và lối đi của SPT. (Nguồn: Amble)
Nhóm nghiên cứu, do các nhà khoa học tại Đại học Illinois Urbana-Champaign và Trung tâm Quốc gia về Ứng dụng Siêu máy tính dẫn đầu, đã theo dõi vùng trung tâm thiên hà qua nhiều mùa quan sát. Họ tìm kiếm các hiện tượng thoáng qua, như những tia lóe xuất hiện rồi biến mất tương đối nhanh.
Họ phát hiện các vụ bùng phát trên sao - những lần sáng lên đột ngột và mạnh mẽ do tái kết nối từ trường trong khí quyển sao. Khi các đường sức từ bị xoắn rối “đứt” ra rồi nối lại, chúng giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ dưới dạng bức xạ. Trên Mặt Trời, những vụ bùng phát như vậy có thể gây ảnh hưởng tới vệ tinh và lưới điện trên Trái Đất, nhưng gần trung tâm thiên hà, các vụ bùng phát này còn mạnh mẽ hơn nhiều.
Các hiện tượng nhiễu ảnh (các vệt nhiễu xạ và các vệt dọc) xuất hiện trong một ảnh CCD của một vụ bùng phát Mặt Trời lớn do lượng bức xạ tới quá mạnh. (Nguồn: NASA Goddard Space Flight Centre)
Phát hiện này quan trọng vì nhiều lý do. Thứ nhất, nó cho thấy quan sát ở dải milimet có thể ghi nhận các hiện tượng thoáng qua kiểu này, mở ra một hướng mới để nghiên cứu hoạt động sao trong những vùng bị bụi che khuất. Thứ hai, nó cung cấp thông tin về quần thể sao có thể tồn tại trong một trong những môi trường cực đoan nhất của thiên hà Milky Way.
Các ngôi sao ở gần lỗ đen siêu nặng phải chịu lực triều rất mạnh, môi trường bức xạ khắc nghiệt và những lần áp sát nhau thường xuyên với các sao khác. Hiểu được những sao nào có thể sống sót ở đó và chúng biểu hiện ra sao sẽ giúp các nhà thiên văn ghép lại bức tranh tiến hóa của vùng trung tâm thiên hà và những cơ chế vật lý đặc biệt đang hoạt động tại đây. Các vụ bùng phát cũng đóng vai trò như những công cụ thăm dò để khảo sát từ trường và điều kiện khí quyển của các sao mà chúng ta gần như không thể quan sát bằng những cách khác. Mỗi lần bùng phát giống như một tia sáng ngắn ngủi của ngọn hải đăng, làm lộ ra các đặc tính của sao vốn sẽ bị bụi thiên hà che khuất.
Những quan sát trong tương lai với kính thiên văn Nam Cực và các cơ sở khác có thể cho biết liệu các vụ bùng phát này có tuân theo quy luật nào không, chúng phổ biến ra sao ở các loại sao khác nhau, và chúng cho ta biết gì về hoạt động từ trường trong môi trường hấp dẫn cực đoan. Khi các công cụ theo dõi hiện tượng thoáng qua ở nhiều dải bước sóng ngày càng tốt hơn, trung tâm thiên hà của chúng ta sẽ dần bớt bí ẩn qua từng vụ bùng phát trên sao.
Nguyễn Đình Nam
Theo Universetoday
