Những tia sáng bí ẩn phát ra chỉ xuất hiện trong một khoảnh khắc ngắn ngủi trên bầu trời và không lặp lại có thể là lời tạm biệt cuối cùng của một ngôi sao khổng lồ sụp đổ vào một lỗ đen.
Các kính viễn vọng vô tuyến đã chọn một số đèn flash radio sáng chỉ xuất hiện trong một khoảnh khắc ngắn trên bầu trời và không lặp lại. Các nhà khoa học đã tự hỏi điều gì gây ra các tín hiệu vô tuyến bất thường này. Một bài báo trong tuần này về vấn đề Khoa học (Thornton và cộng sự) gợi ý rằng nguồn phát sáng nằm sâu trong vũ trụ sơ khai, và vụ nổ radio ngắn cực kỳ sáng. Tuy nhiên, câu hỏi về sự kiện vũ trụ nào có thể tạo ra phát xạ vô tuyến sáng như vậy trong một thời gian ngắn như vậy vẫn chưa được trả lời. Các nhà vật lý thiên văn Heino Falcke từ Đại học Radboud Nijmegen và Luciano Rezzolla từ Viện Vật lý hấp dẫn Max Planck (Viện Albert Einstein / AEI) ở Potsdam cung cấp một giải pháp cho câu đố. Họ đề xuất rằng các vụ nổ radio có thể là lời chào tạm biệt cuối cùng của một ngôi sao neutron quay cực mạnh đang sụp đổ thành một lỗ đen.
Trọng lực sụp đổ đến một lỗ đen quay mà không cắt bỏ. Tín dụng: AEI Potsdam Xem bộ sưu tập đầy đủ
Ngôi sao quay chịu được sự sụp đổ
Sao neutron là phần còn lại siêu âm của một ngôi sao đã trải qua vụ nổ siêu tân tinh. Chúng có kích thước của một thành phố nhỏ nhưng có khối lượng gấp hai lần Mặt trời của chúng ta. Tuy nhiên, có một giới hạn trên về cách các sao neutron khổng lồ có thể trở thành. Nếu chúng được hình thành trên một khối lượng quan trọng gồm hơn hai khối lượng mặt trời, chúng được dự kiến sẽ sụp đổ ngay lập tức vào một lỗ đen.
Falcke & Rezzolla hiện gợi ý rằng một số ngôi sao có thể hoãn cái chết cuối cùng thông qua vòng quay nhanh trong hàng triệu năm. Giống như một nữ diễn viên ba lê xoay quanh trục của chính mình, lực ly tâm có thể ổn định những ngôi sao neutron thừa cân này chống lại sự sụp đổ và khiến chúng ở trạng thái nửa chết nửa sống trong vài triệu năm. Tuy nhiên, ngôi sao chỉ là mua thời gian và thậm chí với thủ thuật này, nó không thể tránh được điều không thể tránh khỏi.
Sao neutron có từ trường cực mạnh xuyên qua môi trường của chúng giống như những cánh quạt khổng lồ. Bất kỳ vật chất còn sót lại nào xung quanh sẽ bị quạt từ tính này thổi bay và năng lượng quay được tỏa ra. Do đó, trong khi ngôi sao đã chết một nửa, nó cũng chậm lại và ngày càng nhỏ gọn hơn, với trọng lực đóng vai trò mạnh mẽ hơn bao giờ hết. Đến một lúc nào đó, ngôi sao mệt mỏi không thể chịu được lực kéo của trọng lực. Nó sẽ băng qua đường tử thần cuối cùng và bất ngờ sụp đổ xuống một lỗ đen trong khi truyền một tia sáng radio mạnh mẽ.
Sự biến mất khí thải trong hố đen
Các nhà vật lý thiên văn thường mong đợi một sự sụp đổ lực hấp dẫn sẽ đi kèm với pháo hoa sáng của bức xạ quang học và tia gamma từ vật chất nổ. Phát xạ đặc trưng này, tuy nhiên, không được nhìn thấy trong các vụ nổ radio nhanh mới được tìm thấy. Falcke & Rezzolla cho rằng điều này là do ngôi sao neutron đã làm sạch môi trường xung quanh và bề mặt sao còn lại nhanh chóng bị bao phủ bởi chân trời sự kiện mới nổi.
Khái niệm nghệ sĩ về một lỗ đen đang phát triển, hay chuẩn tinh, được nhìn thấy ở trung tâm của một thiên hà xa xôi. Tín dụng: NASA / JPL-Caltech
Tất cả các ngôi sao neutron còn lại là từ trường của nó, nhưng các lỗ đen không thể duy trì được từ trường, do đó, ngôi sao sụp đổ phải loại bỏ chúng, theo lời giải thích của Giáo sư Falcke và nói thêm: Từ khi lỗ đen hình thành, từ trường sẽ bị cắt khỏi ngôi sao và chụp như dây cao su. Như chúng tôi chỉ ra, điều này thực sự có thể tạo ra các tia sáng radio khổng lồ quan sát được. Tất cả các tín hiệu khác mà bạn thường mong đợi - tia gamma, tia X - chỉ đơn giản biến mất sau chân trời sự kiện của lỗ đen.
Do tín hiệu duy nhất, cực nhanh và không thể lặp lại, Falcke và Rezzolla đã đặt tên cho các vật thể này là blitzars, từ tiếng Đức (flash). Điều này trái ngược với các pulsar, những ngôi sao neutron đang quay liên tục nhấp nháy như ngọn hải đăng vũ trụ và đơn giản biến mất.
Giáo sư Rezzolla giải thích: Những vụ nổ vô tuyến nhanh này có thể là bằng chứng đầu tiên về sự ra đời của lỗ đen, do đó sự hình thành của nó đi kèm với sự phát xạ sóng vô tuyến cực mạnh, gần như tinh khiết. Thật thú vị, một blitzar đồng thời là tín hiệu chia tay của một ngôi sao neutron đang hấp hối và lần đầu tiên từ một lỗ đen mới được sinh ra.
Lý thuyết mới được đề xuất bởi Falcke & Rezzolla cung cấp một diễn giải vững chắc đầu tiên về các vụ nổ radio bí ẩn trước đó. Công trình của họ đã được gửi tới tạp chí ‘Thiên văn học & Vật lý thiên văn.
Để kiểm tra thêm đề xuất của họ, cần phải quan sát nhiều hơn về các vụ nổ radio khó nắm bắt. Falcke và các đồng nghiệp của mình có kế hoạch sử dụng các kính viễn vọng như kính viễn vọng vô tuyến LOFAR mới để phát hiện thêm những ngôi sao sắp chết này trong tương lai. Điều này sẽ cho phép họ xác định vị trí các sự kiện nhanh hơn và chính xác hơn, và để quan sát kênh hình thành mới này của các lỗ đen ở độ sâu của vũ trụ với đôi mắt vô tuyến sắc sảo.
Thông qua Viện Max Planck