Giải mã tín hiệu lạ truyền tới Trái đất từ một ngôi sao chết

Bên trong một mạng lưới đang phát sáng mở rộng ra bên ngoài từ một vụ nổ lớn, một ngôi sao chết đang truyền đi các xung ánh sáng vô tuyến về phía Trái đất.

Đây là sao xung Cự Giải (Crab) và trong các xung vô tuyến của nó có một tín hiệu kỳ lạ khiến các nhà thiên văn học đau đầu trong nhiều năm. Được gọi là kiểu ngựa vằn, nó trông giống như khoảng cách kỳ lạ của các dải bước sóng khi được biểu diễn trên đồ thị, tương tự như các sọc ngoằn ngoèo của một con ngựa vằn. Không có gì khác trong không gian có phát xạ giống vậy và các nhà thiên văn học đã tìm kiếm lời giải thích kể từ khi mô hình này được quan sát lần đầu cách đây gần 2 thập kỷ.

Theo chuyên gia Mikhail Medvedev thuộc Đại học Kansas, đó là một mô hình giao thoa được tạo ra bởi sự nhiễu xạ ánh sáng bởi mật độ plasma khác nhau bên trong từ quyển của sao xung này.

Giải mã tín hiệu lạ truyền tới Trái đất từ một ngôi sao chết
Trong các xung vô tuyến của sao xung Cự Giải có một tín hiệu kỳ lạ. (Ảnh minh họa).

"Nếu có một màn hình và sóng điện từ đi qua, sóng đó không truyền thẳng", ông Medvedev giải thích.

Sao xung Cự Giải là tàn dư còn lại của một vụ nổ siêu tân tinh cách đây 6.200 năm ánh sáng, xảy ra trên bầu trời Trái đất vào năm 1054 TCN. Đó là cái chết ngoạn mục của một ngôi sao khổng lồ phóng vật chất ra bên ngoài trong một "cú hắt hơi dữ dội". Lõi ở trung tâm của ngôi sao - không còn được hỗ trợ bởi áp suất bên ngoài của phản ứng tổng hợp - đã sụp đổ dưới lực hấp dẫn để tạo thành một sao neutron.

Những vật thể cực kỳ đặc này rất nhỏ, vật thể nặng nhất có khối lượng gấp 2,3 lần Mặt trời trở thành một quả cầu chỉ rộng 20km. Sao xung là một loại sao neutron phát ra các luồng sóng vô tuyến từ các cực của nó. Khi ngôi sao quay với tốc độ đáng kinh ngạc, các tia này giống như các luồng sáng của ngọn hải đăng quét qua Trái đất.

Sao xung Cự Giải có chu kỳ quay khoảng 33 mili giây, nghĩa là nó đập khoảng 30 lần một giây. Các nhà thiên văn học đã nghiên cứu sao xung này kể từ khi phát hiện ra nó vào những năm 1960.

Giải mã tín hiệu lạ truyền tới Trái đất từ một ngôi sao chết
Kiểu hoa văn giao thoa nhiễu xạ trông giống như sọc ngựa vằn của sao xung Cự Giải. (Ảnh: Hankins & Eilek).

Ông Medvedev phát hiện ra rằng: "tương tác giữa plasma và từ trường tạo ra một kiểu hoa văn giao thoa nhiễu xạ trông giống như các sọc ngựa vằn ngoằn ngoèo".

"Một mô hình nhiễu xạ điển hình sẽ tạo ra các vân cách đều nhau nếu chúng ta chỉ có một ngôi sao neutron làm lá chắn", Medvedev nói.

"Nhưng ở đây, từ trường của ngôi sao neutron tạo ra các hạt tích điện tạo thành một plasma dày đặc, thay đổi theo khoảng cách từ ngôi sao. Khi sóng vô tuyến truyền qua plasma, nó đi qua các vùng loãng nhưng bị phản xạ bởi plasma dày đặc. Sự phản xạ này thay đổi theo tần số: Tần số thấp phản xạ ở bán kính lớn, tạo ra bóng lớn hơn, trong khi tần số cao tạo ra bóng nhỏ hơn, dẫn đến khoảng cách vân khác nhau".

"Sao xung Cự Giải khá độc đáo - nó tương đối trẻ theo tiêu chuẩn thiên văn học, chỉ khoảng một nghìn năm tuổi và có năng lượng cao", ông Medvedev nói. Theo ông: "Nghiên cứu này thực sự có thể mở rộng hiểu biết và kỹ thuật quan sát của chúng ta đối với các sao xung, đặc biệt là các sao xung trẻ và năng động".

Từ khóa liên quan: