Các nhà khoa học đã phát hiện ra một “cái bẫy” ở trung tâm Dải Ngân hà (Milky Way) của chúng ta có thể “bắt” những tia vũ trụ năng lượng cao.
Theo đó, các hạt này di chuyển với tốc độ gần như vận tốc ánh sáng, và được tạo ra bên ngoài trung tâm thiên hà trước khi bị làm chậm bởi các đám mây khí.
Hiện tượng này được phát hiện bằng cách sử dụng dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Fermi của NASA và Hệ thống Stereoscopic Năng lượng cao (HESS). Các nhà nghiên cứu cho biết khu vực này có thể tập trung một số hạt nhanh nhất trong thiên hà.
Những tia vũ trụ năng lượng cao bị hút và phát xạ tia gamma ở trung tâm Dải Ngân hà – (Ảnh: DM).
Tác giả chính, Danielle Gaggero, đến từ Đại học Amsterdam, nói: “Kết quả cho thấy hầu hết các tia vũ trụ đang hình thành nên khu vực trong cùng của thiên hà của chúng ta, đặc biệt là loại giàu năng lượng nhất được tạo ra ở các vùng hoạt động bên ngoài trung tâm thiên hà và sau đó chậm lại ở do các tương tác với các đám mây khí. Các tương tác này tạo ra nhiều phát xạ tia gamma được Fermi và HESS quan sát thấy”.
Theo các nhà nghiên cứu, khoảng 90% tia vũ trụ là proton. Phần còn lại được tạo thành từ các electron và hạt nhân của các nguyên tử. Khi chúng di chuyển qua không gian bị các từ trường phá vỡ đường dẫn, làm cho chúng ta khó xác định nguồn gốc của chúng.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu nói rằng sự tương tác giữa sóng và vật chất vũ trụ có thể đưa ra nhiều manh mối. NASA tin rằng những tương tác này tạo ra sự phát xạ tia gamma, dạng năng lượng cao nhất của ánh sáng.
Quan sát của HESS Collaboration vào năm 2016 đã cho thấy một tia gamma phát sáng đạt gần 50 nghìn tỷ electron volt (TeV), lớn hơn khoảng 50 lần năng lượng được quan sát bởi Kính thiên văn lớn của Fermi.
HESS, một đài thiên văn trên mặt đất, có thể phát hiện khí thải ngay khi bầu khí quyển hấp thụ các tia gamma, cho ra các hạt trong ánh sáng màu xanh lam. Fermi, mặt khác, phát hiện các tia khi chúng đi tới kính thiên văn.
Trong nghiên cứu mới này, các nhà nghiên cứu kết hợp hai loại quan sát nói trên, cho thấy quang phổ tia gamma liên tục phát xạ nơi trung tâm thiên hà.
Nhờ HESS và Fermi, các nhà khoa học đã quan sát và phân tích được hoạt động của các tia vũ trụ – (Ảnh: HESS).
Đồng tác giả Marco Taoso, làm việc tại Viện Vật lý Lý thuyết ở Madrid và Viện Vật lý hạt nhân quốc gia của Ý ở Turin, cho biết: “Khi loại trừ các nguồn sáng, chúng tôi đã thấy sự đồng thuận tốt giữa dữ liệu LAT và LESS, điều này gây ngạc nhiên bởi các cửa sổ năng lượng và các kỹ thuật quan sát được sử dụng khác nhau”.
Đồng tác giả Alfredo Urbano của Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu tại Geneva và INFN Trieste, phát biểu: “Các tia vũ trụ năng lượng mạnh nhất dành nhiều thời gian hơn ở khu vực trung tâm của thiên hà so với trước đây, vì vậy chúng tạo ấn tượng mạnh hơn trong tia gamma”.
Antonio Marinelli của IFN Pisa nói thêm: “Sự va chạm hạt vỡ hạt này cũng tạo ra các hạt neutrino – vốn là hạt cơ bản nhanh, nhẹ nhất và ít được hiểu nhất”.
Nhóm nghiên cứu khẳng định phát hiện nói trên có thể giúp giải thích nhiều hiện tượng từng được thấy trong các dự án khác. Regina Caputo, thành viên của Fermi thuộc Trung tâm Không gian Goddarg NASA, người không tham gia vào nghiên cứu, chia sẻ: “Các thí nghiệm ở Nam Cực rò ra các neutrino năng lượng cao là từ bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta, nhưng xác định nguồn của chúng là khó hơn nhiều. Các phát hiện từ Fermi và HESS cho thấy trung tâm thiên hà có thể là một nguồn neutrino mạnh trong tương lai gần, và điều đó rất thú vị”.
Theo khampha
