Hai “điểm nóng” vũ trụ oanh tạc Trái Đất

Đài quan sát tia vũ trụ Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos lần đầu tiên quan sát thấy hai điểm nóng khác biệt dường như đang oanh tạc Trái Đất bằng lượng khổng lồ tia vũ trụ. Nghiên cứu gợi đến câu hỏi về vốn hiểu biết cả thế kỷ nay về từ trường thiên hà gần hệ mặt trời của chúng ta.

Thành lập một nhóm các cộng tác viên quốc tế, các nhà nghiên cứu thuộc phòng thí nghiệm Los Alamos bao gồm Brenda Dingus, Gus Sinnis, Gary Walker, Petra Hüntemeyer và John Pretz đã đăng tải phát hiện trên số ra ngày 25 tháng 11 tờ Physical Review Letters.

Pretz cho biết: “Nguồn tia vũ trụ là một khúc mắc tồn tại 100 năm nay của các nhà vật lý học thiên thể. Những vùng tia vũ trụ này là những lỗ hổng khá nhỏ trên nền tia vũ trụ, đó là lý do tại sao chúng không được phát hiện từ rất lâu. Khám phá về các điểm nóng gợi ra câu hỏi về hiểu biết của chúng ta đối với tia vũ trụ, đồng thời làm nảy sinh khả năng rằng có một nguồn lực bí ẩn hay hiệu ứng từ trường gần hệ mặt trời của chúng ta là nguyên nhân gây ra hiện tượng quan sát được nói trên”.

Tia vũ trụ là các phần tử mang năng lượng cao di chuyển trong thiên hà từ nhiều nguồn nằm cách xa. Không ai biết chính xác tia vũ trụ bắt nguồn từ đâu, nhưng các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng chúng có thể băt nguồn từ siêu tân tinh – những ngôi sao khổng lồ phát nổ - hay ẩn tinh hoặc có lẽ là từ những nguồn lạ chưa được phát hiện, còn ít được biết đến trong vũ trụ.

Các nhà khoa học đã sử dụng đài quan sát tia vũ trụ Milagro thuộc Los Alamos để tìm kiếm trên bầu trời bán cầu bắc trong suốt 7 năm qua kể từ tháng 6 năm 2000. Đài quan sát này có một không hai bởi nó kiểm soát toàn bộ bầu trời thuộc vùng bán cầu bắc. Nhờ có thiết kế và thị trường vượt trội, đài quan sát Milagro có thể ghi lại 200 tỉ lần tia vũ trụ va chạm với bầu khí quyển của Trái Đất.

Nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế, sử dụng đài quan sát Milagro thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos, lần đầu tiên phát hiện hai điểm nóng khác biệt dường như đanh oanh tạc Trái Đất với lượng khổng lồ tia vũ trụ. Hai điểm nóng chính là hai vùng màu đỏ gần chòm sao Orion. (Ảnh: courtesy John Pretz, P-23)

Dingus cho biết: “Đài quan sát của chúng tôi rất độc đáo do chúng tôi có thể phát hiện các sự kiện với mức năng lượng đủ nhỏ để có thể ghi được sự va chạm của tia vũ trụ, từ đó thấy được nguồn gốc phát sinh từ hai vùng khác biệt trên bầu trời”.

Do tia vũ trụ là các phẩn tử tích điện, từ trường của thiên hà Milky Way và hệ mặt trời của chúng ta đã biến đổi đường đi của các phần tử khiến các nhà nghiên cứu không thể xác định được nguồn gốc chính xác của chúng. Kết quả là, từ trước đến nay mọi ngươi vẫn cho rằng tia vũ trụ xuất hiện đều nhau ở khắp trên bầu trời.

Nhưng vì đài quan sát Milagro có thể ghi lại rất nhiều sự kiện va chạm tia vũ trụ, các nhà nghiên cứu lần đầu tiên đã có thể xác định được đỉnh điểm số lượng xảy ra va chạm tia vũ trụ từ các vùng cụ thể trên bầu trời gần chòm sao Orion. Vùng có điểm nóng tia vụ trụ lớn nhất là điểm mắt dày đặc ở phía trên bên phải chòm sao Orion, gần chòm sao Kim Ngưu. Điểm nóng thứ hai là vùng có hình dầu phẩy có thể nhìn thấy được gần chòm sao Song Tử.

Các nhà nghiên cứu đã mô tả đồ họa hai điểm nóng này, chúng giống như hai nốt “phát ban” vũ trụ trên nền sao.

Các nhà khoa học Milagro hiện đang cộng tác với các nhà nghiên cứu tại Mexico để xây dựng đài quan sát thế hệ thứ hai có tên thử nghiệm High-Altitude Water Cherenkov (HAWC). Khi hoàn thành, đài quan sát HAWC có thể giúp các nhà nghiên cứu giải đáp bí ẩn về nguồn gốc tia vũ trụ.

Ngoài nhóm nghiên cứu thuộc đài quan sát Milagro Los Alamos, nhóm cộng tác bao gồm khoảng trên 30 nhà nghiên cứu thuộc các viện nghiên cứu dưới đây: Đài quan sát nghiên cứu Naval, Đại học California-Santa Cruz, Đại học Maryland, Đại học California-Irvine, Đại học George Mason, Đại học New York, Viện thiên văn học, Đại học quốc gia Nacionál Autonoma de Mexico, Đại học bang Michigan, Trung tâm bay vũ trụ Goddard NASA, và Đại học New Hampshire.

Nghiên cứu được tài trợ bởi Phòng vật lý năng lượng cao và Phòng vật lý hạt nhân – Bộ năng lượng Hoa Kỳ, Quỹ phát triển và nghiên cứu định hướng phòng thí nghiệm thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos, Viện vật lý hành tinh và địa vật lý thuộc phòng thí nghiệm và Quỹ khoa học quốc gia.