Hé lộ nguồn gốc của hạt ma đâm xuống Trái đất

Những "viên đạn vũ trụ" năng lượng cao neutrino tấn công Trái đất vào năm 2019 có thể bắt nguồn từ sự kiện hố đen xé toạc ngôi sao.

Neutrino được gọi là "hạt ma" vì chúng không mang điện tích và có khối lượng nhỏ hơn rất nhiều so với các hạt nguyên tử khác từng được biết đến. Trong khi các hạt tích điện phải chịu tác động của từ trường, hạt neutrino có thể bay xuyên qua vũ trụ theo một đường thẳng mà không bị cản trở.

Mô phỏng sự kiện hố đen xé toạc ngôi sao, giải phóng các tia vật chất sinh ra hạt ma. (Video: DESY).

Vào ngày 1/10/2019, hàng nghìn tỷ hạt neutrino năng lượng cao di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng bất ngờ đâm xuống Trái đất. Chúng đi xuyên qua cơ thể người mà chúng ta không hề hay biết. Một hạt trong đó đã kết thúc hành trình ở nơi sâu thẳm dưới bề mặt hành tinh sau khi va chạm với phân tử băng. May mắn thay, điều này xảy ra ngay bên cạnh một máy dò cực nhạy được lắp đặt bên dưới Nam Cực.

Việc phát hiện ra hạt neutrino bí ẩn đã khởi đầu một cuộc săn lùng giữa các thiên hà để tìm lời giải đáp cho câu hỏi: "Thứ gì đã bắn chúng xuống Trái đất?".

Sử dụng dữ liệu từ cơ sở khảo sát bầu trời Zwicky tại Đài quan sát Palomar ở California, Mỹ, các nhà thiên văn học từ Viện nghiên cứu DESY của Đức gần đây báo cáo rằng những "viên đạn vũ trụ" này có thể bắt nguồn từ sự kiện hố đen xe toạc ngôi sao, còn được gọi là sự kiện phá vỡ lực thủy triều (TDE).

Cụ thể, vào tháng 4/2019, 6 tháng trước khi phát hiện hạt ma ở Nam Cực, các nhà thiên văn học từ Zwicky đã phát hiện một vầng sáng khổng lồ xung quanh hố đen siêu khối lượng cách xa 700 triệu năm ánh sáng. Hố đen ước tính nặng gấp khoảng 30 triệu lần Mặt Trời này đã hút một ngôi sao ở gần và xé toạc nó bằng lực cực mạnh.

Khi nửa còn lại bị hút vào đĩa bồi tụ bao gồm khí, bụi và các mảnh vỡ quay xung quanh hố đen.

Nhóm nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng TDE đã ném khoảng một nửa vật chất từ ngôi sao vào không gian, trong khi nửa còn lại bị hút vào đĩa bồi tụ bao gồm khí, bụi và các mảnh vỡ quay xung quanh hố đen. Do tác động của năng lượng trong đĩa bồi tụ, các tia plasma khổng lồ bị bắn ra khỏi hệ thống. Các tia này có thể tồn tại hàng trăm ngày trong không gian và đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành hạt neutrino sau đó.

"Neutrino xuất hiện tương đối muộn, khoảng nửa năm sau sự kiện hố đen xé toạc ngôi sao. TDE hoạt động giống như một máy gia tốc hạt tự nhiên, tạo ra các hạt neutrino năng lượng cao và đẩy một số tới Trái đất", nhà vật lý thiên văn lý thuyết Walter Winter từ DESY cho biết.

Việc phát hiện ra neutrino có liên quan đến TDE là một bước đột phá, mở ra những cách mới để khám phá vũ trụ. Chẳng hạn, các nhà thiên văn học có thể lần theo nguồn gốc của hạt ma để phát hiện các hệ thống hố đen và đĩa bồi tụ mới.

Nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí Nature Astronomy hôm 22/2.

Cập nhật: 26/02/2021 Theo VnExpress