Tia gamma mang siêu năng lượng đến từ bên kia vũ trụ

Các nhà khoa học quốc tế phát hiện những tia gamma có năng lượng siêu cao đến từ thiên hà cách Trái Đất 7,6 tỷ năm ánh sáng.

Theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Astrophysical Journal Letter hôm 15/12, kính viễn vọng không gian Fermi của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) ghi nhận một sự kiện hiếm hoi từ không gian: một vụ nổ tia gamma du hành qua vũ trụ.

Theo Tech Times, các nhà khoa học phát hiện những tia gamma mang năng lượng cao nhất từ trước đến nay đến ​​từ một thiên hà xa xôi có tên gọi PKS 1441 + 25. Thiên hà đang hoạt động này rực sáng nhờ năng lượng phát ra từ siêu hố đen, được bao quanh bởi một vành đai bụi và khí nóng. PKS 1441 + 25 nằm xa hệ Mặt Trời và có khoảng cách tới Trái Đất là 7,6 tỷ năm ánh sáng. Hố đen của thiên hà này ước tính nặng gấp 70 triệu lần khối lượng Mặt Trời.

Tia sáng lóe lên từ PKS 1441 + 25 được Luigi Pacciani ở Viện Vật lý Thiên văn Italy ghi lại. Dữ liệu từ Fermi cho thấy các tia gamma có năng lượng lên đến 33 tỷ eV, mức cao nhất trong phạm vi phát hiện của kính viễn vọng. Trong khi đó, năng lượng ở ánh sáng nhìn thấy được chỉ vào khoảng 2 - 3 eV.

Tia gamma từ thiên hà PKS 1441+25 phải mất 7,6 tỷ năm ánh sáng để tới Trái Đất. (Ảnh: M. Weiss/CfA).

Trong một quan sát khác, nhóm nghiên cứu thuộc dự án MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov) tìm thấy những tia gamma với năng lượng từ 40 đến 250 tỷ eV.

"Do thiên hà này ở rất xa, chúng tôi không mong đợi có thể phát hiện tia gamma có năng lượng cao thế này", NASA cho biết.

Theo NASA, phát hiện này gây bất ngờ vì khoảng cách có vai trò rất quan trọng trong việc phát hiện các tia gamma mang năng lượng siêu cao. Chúng sẽ trở thành các hạt bình thường khi va chạm với ánh sáng có năng lượng thấp hơn.

Để hiểu rõ hơn về khoảng cách và tuổi của những tia gamma này, các nhà khoa học nhấn mạnh vũ trụ trải qua 14 tỷ năm tuổi và Trái Đất đã tồn tại trong 4,5 tỷ năm. Điều này có nghĩa các tia gamma có độ tuổi bằng nửa tuổi vũ trụ và sinh ra từ nửa bên kia của vũ trụ.

Trong hành trình dài để đi đến kính viễn vọng ở Trái Đất, các tia gamma này phải vượt qua ánh sáng nền ngoài thiên hà (EBL), loại ánh sáng còn sót lại tạo thành một mạng lưới photon lỏng lẻo. Khi một tia gamma đi qua ánh sáng từ ngôi sao, nó chuyển đổi thành hai loại hạt, electron và positron, trở nên vô hình đối với các nhà thiên văn. Chính điều này làm cho việc phát hiện và đo đạc chúng trở nên khó khăn.

Hệ kính viễn vọng VERITAS (Very Energetic Radiation Telescope Array System) tại Arizona, Mỹ, sau đó cũng ghi nhận những tia gamma có năng lượng xấp xỉ 200 tỷ eV. Thiên hà PKS 1441 + 25 là một trong hai nguồn phát tia gamma mang năng lượng vượt quá 100 tỷ eV được phát hiện ​​cho đến nay.