‘Máy gia tốc’ vũ trụ bắn hạt ma tới Trái Đất

Mô phỏng ngôi sao bị hố đen xé nhỏ. Ảnh: DESY.

Mô phỏng ngôi sao bị hố đen xé nhỏ. Ảnh: DESY.

Hạt hạ nguyên tử mang tên neutrino bắn tới Trái Đất sau khi ngôi sao tới quá gần hố đen siêu khối lượng ở trung tâm thiên hà và bị lực hấp dẫn xé nhỏ. Đây là hạt đầu tiên có thể truy dấu vết từ sự kiện gián đoạn thủy triều (TDE) và cung cấp bằng chứng cho thấy sự kiện ít được biết tới này có thể trở thành cỗ máy gia tốc hạt tự nhiên cực mạnh, nhà khoa học Robert Stein ở máy gia tốc DESY cho biết trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Astronomy. Các quan sát cũng hé lộ tiềm năng khám phá vũ trụ thông qua kết hợp những “sứ giả” đưa tin như hạt ánh sáng photon và hạt ma neutrino.

Hạt neutrino bắt đầu hành trình cách đây 700 triệu năm, vào thời gian những động vật đầu tiên xuất hiện trên Trái Đất. Đó thời gian di chuyển của hạt từ thiên hà mang tên 2MASX J20570298+1412165 trong chòm sao Delphinus (Cá heo) tới Trái Đất. Các nhà khoa học ước tính hố đen có khối lượng lớn gấp 30 triệu lần Mặt Trời.

“Lực hấp dẫn trở nên ngày càng mạnh hơn, ngôi sao càng tới gần hố đen. Điều đó có nghĩa lực hấp dẫn của hố đen hút nửa sáng của ngôi sao mạnh hơn so với nửa tối, dẫn tới hiệu ứng kéo giãn. Sự chênh lệch này gọi là lực thủy triều. Ngôi sao càng tới gần, hiệu ứng kéo giãn càng rõ rệt. Cuối cùng, hố đen xé rách ngôi sao và chúng tôi gọi đó là sự kiện gián đoạn thủy triều. Quá trình tương tự cũng tạo ra thủy triều ở các đại dương trên Trái Đất, nhưng may mắn là lực hút của Mặt Trăng không đủ mạnh để xé rách Trái Đất”, Stein giải thích.

Khoảng một nửa mảnh vỡ của ngôi sao bị văng vào không gian, trong khi nửa còn lại bị hút vào đĩa vật chất xoay tròn xung quanh hố đen. Đĩa bồi tụ giống như dòng nước xoáy phía trên miệng cống. Trước khi rơi vào trong hố đen, vật chất ở đĩa bồi tụ trở nên ngày càng nóng và sáng rực. Vầng sáng của chúng được phát hiện lần đầu tiên bởi đài quan sát Zwicky Transient Facility (ZTF) trên núi Palomar ở California hôm 9/4/2019.

Nửa năm sau, vào ngày 1/10/2019, máy dò hạt neutrino IceCube ở Nam Cực ghi nhận một hạt neutrino mang năng lượng từ hướng của sự kiện gián đoạn thủy triều. Nó va đập vào băng Nam Cực với năng lượng hơn 100 teraelectronvolt, theo đồng tác giả nghiên cứu Anna Franckowiak ở DESY, giáo sư tại Đại học Bochum. Mức năng lượng đó lớn gấp 10 lần so với năng lượng tối đa mà máy gia tốc hạt mạnh nhất thế giới, Máy gia tốc hạt Lớn của Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu (CERN) tại Geneva, có thể đạt được.

Những hạt neutrino siêu nhẹ hầu như không tương tác với bất cứ thứ gì, có thể xuyên qua các bức tường, thậm chí hành tinh hoặc ngôi sao, vì vậy chúng thường được gọi là hạt ma. Máy gia tốc hạt vũ trụ bắn ra nhiều loại hạt khác nhau, nhưng trừ hạt neutrino và photon, các hạt khác đều tích điện và bị chệch hướng bởi từ trường liên thiên hà trong hành trình di chuyển. Chỉ hạt neutrino trung hòa về điện tích có thể bay thẳng như ánh sáng về phía Trái Đất.

An Khang (Theo Sci Tech Daily)

  • Thủ phạm bắn hạt ma xuống Trái Đất

0 Replies to “‘Máy gia tốc’ vũ trụ bắn hạt ma tới Trái Đất”