Sự dư thừa các tia gamma từ trung tâm thiên hà Milky Way hầu như chắc chắn bắt nguồn từ những sao neutron quay nhanh, hay các pulsar mili giây, không phải từ sự hủy của vật chất tối như trước đây chúng ta vẫn nghĩ. Đây là kết luận từ các phân tích dữ liệu mới tiến hành bởi hai nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Amsterdam (UvA), Hà Lan, và Đại học Princeton/Viện Công nghệ Massachusetts (MIT).
Năm 2009, các quan sát với Kính thiên văn phạm vi rộng Fermi đã cho thấy sự dư thừa các photon năng lượng cao, hay nói cách khác là tia gamma, ở trung tâm thiên hà chúng ta. Trong một thời gian dài sự dư thừa các tia gamma này đã được suy đoán là dấu hiệu của sự hủy vật chất tối. Nếu điều này đúng, nó sẽ thiết lập một bước đột phá trong vật lý cơ bản và một bước tiến lớn cho sự hiểu biết của chúng ta về thành phần vật chất của vũ trụ.
Tuy nhiên, nhiều giả thuyết khác ra đời trong những năm gần đây, gợi ý rằng sự dư thừa tia gamma ở trung tâm thiên hà chúng ta có thể có nhiều nguyên nhân khác, có thể đến từ hoạt động của một lỗ đen siêu nặng ở trung tâm Milky Way, sự hình thành sao ở vùng trung tâm mây phân tử, hay là sự phát xạ kết hợp tới từ tập hợp các nguồn bức xạ mới không rõ ràng trong chỗ phình thiên hà.
Các phân tích thống kê mới từ dữ liệu của Fermi bởi Christoph Weniger từ UvA và nhóm nghiên cứu đến từ Princeton/MIT hiện nay đã cho thấy chắc chắn rằng sự phát xạ dư thừa quả thực bắt nguồn từ các nguồn điểm chưa xác định. Ứng viên tốt nhất là các pulsar mili-giây, các nhà nghiên cứu kết luận.
Pulsar mili-giây, hay là các sao neutron quay nhanh, được hình thành từ hàng tỷ năm trước. Chúng là một trong những đối tượng đặc biệt nhất trong thiên hà. Một tập hợp hàng trăm hàng ngàn những pulsar mili-giây như vậy chắc hẳn đang ẩn náu ở trung tâm thiên hà và không phát hiện được với độ nhạy của các thiết bị hiện nay. Những cuộc khảo sát trong tương lai với các kính thiên văn đã có và sắp tới, ví dụ như Kính thiên văn vô tuyến Green Bank, Tổ hợp kính thiên văn vô tuyến một kilomet vuông, sẽ có khả năng kiểm tra kĩ hơn các giả thuyết này trong những năm tới.
Hình ảnh ở dải sóng gamma của thiên hà Milky Way, chụp bởi vệ tinh Fermi của NASA. Ảnh chèn thêm: hai phân tích thống kê độc lập của hai nhóm nghiên cứu.
Trong các phân tích của mình, các nhà nghiên cứu đến từ UvA và Princeton/MIT đã dùng những kĩ thuật thống kê khác nhau, “sự nhiễu không-Poisson” và “phép biến đổi wavelet”, để phân tích dữ liệu từ Fermi. Những gì họ phát hiện là sự phân bố các photon tạo thành những đám lộn xộn thay vì đều đặn, cho thấy các tia gamma không có vẻ như được gây ra bởi sự va chạm của các hạt vật chất tối.
Theo Weniger, đây là một tình huống mà cả hai trường hợp đều có lợi: “Hoặc chúng ta tìm thấy hàng trăm hay hàng ngàn pulsar mili-giây trong các thập kỉ tới, góp phần làm sáng tỏ lịch sử của Milky Way, hoặc chúng ta không tìm thấy gì cả. Trong trường hợp này, lời giải thích dựa trên vật chất tối cho sự dư thừa tia gamma càng trở nên rõ ràng hơn”.
Mariangela Lisanti từ Đại học Princeton nói rằng: “Kết quả từ các phân tích hầu như chắc chắn có nghĩa là những gì chúng ta quan sát được là bằng chứng cho một tập hợp các nguồn bức xạ mới ở trung tâm thiên hà. Điều đó tự bản thân nó đã là một điều mới và bất ngờ”.
Gia Linh
Theo Astronomy
