Phát hiện một thiên thể bí ẩn: sáng hơn sao cả trăm nghìn lần, không giống bất cứ thứ gì từng được ghi nhận

Bầu trời vũ trụ mênh mông vẫn tồn tại những bí ẩn đủ sức làm chao đảo những hiểu biết của chúng ta về không gian. Punctum, một vật thể mới được phát hiện trong thiên hà NGC 4945, chính là minh chứng sống động cho nhận định trên. Nó không giống bất kỳ thứ gì các nhà thiên văn từng thấy, chỉ có thể “lộ diện” ở bước sóng vô tuyến milimet và tỏa ra nguồn năng lượng khổng lồ đến mức gây kinh ngạc.

Tên gọi “punctum” xuất phát từ tiếng Latinh pūnctum , nghĩa là “điểm” hoặc “chấm”. Vật tể kỳ lạ được phát hiện bởi nhóm nghiên cứu do Elena Shablovinskaia thuộc Viện Nghiên cứu Vật lý thiên văn, Đại học Diego Portales (Chile) dẫn dắt; họ sử dụng ALMA, tổ hợp kính thiên văn vô tuyến milimet/submilimet và cũng lạ một trong những công cụ nhạy bậc nhất hiện nay.

Điều thú vị là Punctum không nằm trong mục tiêu ban đầu của quan sát. Khi nhóm đang tập trung thu thập dữ liệu về nhân sáng rực của NGC 4945, tín hiệu bất thường này xuất hiện ở rìa khung hình, và chính sự phân cực mạnh bất thường đã khiến nó nổi bật.

Theo nhà nghiên cứu Shablovinskaia, Punctum sở hữu độ sáng vượt xa hầu hết các vật thể giống sao từng được ghi nhận: nó sáng gấp 10.000-100.000 lần so với một sao từ (magnetar) thông thường, mạnh hơn khoảng 100 lần so với chuẩn tinh hiển vi (microquasar, một phiên bản nhỏ hơn của chuẩn tinh, là không gian xung quanh một lỗ đen sinh ra từ một ngôi sao chết), và sáng hơn gần như mọi siêu tân tinh đã biết từ 10 đến 100 lần, chỉ kém Tinh vân Con Cua trong Dải Ngân hà.

Với những con số này, Punctum rõ ràng là một hiện tượng thiên văn đáng chú ý. Những hoạt động quan sát được thực hiện trong năm 2023 cho thấy độ sáng của nó ổn định, cho thấy Punctum khó có thể là một vụ bùng nổ năng lượng ngắn hạn hay tia sáng từ vụ nổ nào khác.

Bí ẩn bước sóng milimet

Việc Punctum chỉ xuất hiện ở bước sóng vô tuyến milimet là một yếu tố khiến giới khoa học càng tò mò. Bức xạ milimet thường gắn với các vật thể lạnh như đĩa tiền hành tinh (một đám mây bụi và khí xoay quanh một ngôi sao mới hình thành) hoặc đám mây phân tử. Tuy nhiên, các hiện tượng năng lượng cao như chuẩn tinh hoặc sao xung (pulsar, một ngôi sao neutron quay cực nhanh) cũng có thể tạo ra sóng vô tuyến nhờ bức xạ synchrotron – là khi các hạt mang điện di chuyển gần tốc độ ánh sáng xoắn quanh đường sức từ.

Từ dữ liệu lạ, nhóm nghiên cứu nhận thấy Punctum có từ trường cấu trúc rất chặt chẽ, một đặc điểm thường thấy ở các vật thể nhỏ gọn. Cũng có thể Punctum là một dạng sao từ mới lạ, nhưng ngay cả các sao từ cũng mờ hơn Punctum nhiều lần ở bước sóng này. Còn tàn dư siêu tân tinh như Tinh vân Con Cua thì lại có kích thước khổng lồ, đối lập với kích cỡ khiêm tốn của Punctum.

“Nhân dạng” không khớp với bất kỳ loại vật thể nào đã biết

Tất cả những dữ kiện trên khiến Punctum trở thành “mảnh ghép” khó đặt vào bức tranh tổng thể của thiên văn học. Nó không khớp với sao từ, không giống sao xung thông thường, không phải tàn dư siêu tân tinh điển hình, và cũng không thể quy vào các nguồn năng lượng siêu khối lượng như nhân thiên hà.

“Hiện tại, Punctum thực sự khác biệt: nó không khớp với bất kỳ loại vật thể đã biết nào”, Shablovinskaia thừa nhận.

“Thành thật mà nói, chưa từng có thiên thể tương tự xuất hiện trong các khảo sát milimet trước đây, phần lớn vì chúng ta chưa từng có công cụ nhạy và độ phân giải cao như ALMA”.

Giả thuyết và triển vọng khám phá

Nhóm nghiên cứu không loại trừ khả năng Punctum chỉ là một trường hợp cực đoan của một vật thể quen thuộc, chẳng hạn một sao từ trong môi trường đặc biệt hoặc tàn dư siêu tân tinh va chạm với vùng vật chất cô đặc. Nhưng hiện tại, tất cả chỉ là suy đoán.

Các nhà nghiên cứu dự định tiếp tục sử dụng ALMA vào các quan sát tiếp theo. Khi hướng ăng-ten trực tiếp vào Punctum, ALMA có thể giảm nhiễu và thu dữ liệu ở nhiều tần số hơn, tránh bị “lấn át” bởi ánh sáng chói lóa từ nhân NGC 4945. Các nhà khoa học cũng đặt hy vọng vào Kính viễn vọng Không gian James Webb, thiết bị tối tân mới đi vào hoạt động cách đây ít lâu.

Dù bản chất của Punctum là gì, phát hiện này nhắc nhở giới thiên văn rằng vũ trụ vẫn còn nhiều khoảng không chưa được lấp đầy. Những công cụ quan sát thế hệ mới như ALMA hay JWST không chỉ giúp mở rộng tầm nhìn mà còn buộc chúng ta đặt lại câu hỏi về các mô hình và khái niệm quen thuộc.

Shablovinskaia kết luận: “Dù thế nào đi nữa, Punctum cho thấy vẫn còn rất nhiều điều để khám phá trên bầu trời hiển thị dưới dạng bước sóng milimet”.

Bài báo khoa học mô tả chi tiết phát hiện này đã được chấp nhận đăng trên Astronomy & Astrophysics, với bản preprint hiện đã công bố trên astro.ph , hứa hẹn thu hút sự chú ý lớn của cộng đồng thiên văn toàn cầu.