Một 'tấm chắn' kỳ lạ đang ngăn cách trung tâm của Dải Ngân hà với biển tia vũ trụ

Để thực hiện nghiên cứu, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Học viện Khoa học Trung Quốc ở Nam Kinh đã điều tra dữ liệu tia phóng xạ gamma  - dạng tia ánh sáng có năng lượng cao nhất trong vũ trụ, có thể phát sinh khi các hạt tốc độ cực cao gọi là tia vũ trụ đâm vào vật chất thông thường và nổ tung trong và xung quanh trung tâm thiên hà của chúng ta.

Bản dữ liệu tiết lộ rằng có một thứ gì đó gần trung tâm thiên hà dường như đang gia tốc các hạt tới tốc độ kinh hoàng - rất gần tốc độ ánh sáng  và tạo ra vô số tia vũ trụ và tia gamma ngay bên ngoài trung tâm thiên hà. 

Tuy nhiên, ngay cả khi trung tâm thiên hà thổi một cơn bão bức xạ năng lượng cao liên tục vào không gian, một thứ gì đó gần lõi của Dải Ngân hà ngăn cản một phần lớn các tia vũ trụ từ các phần khác của vũ trụ xâm nhập vào.

Các nhà nghiên cứu mô tả hiệu ứng này giống như một "Tấm chắn" vô hình bao quanh trung tâm thiên hà và đang giữ cho mật độ tia vũ trụ ở đó thấp hơn đáng kể so với mức cơ bản được thấy trong toàn bộ thiên hà của chúng ta. Nói cách khác: Các tia vũ trụ có thể ra khỏi trung tâm thiên hà, nhưng rất khó đi vào.

Cách thức hoạt động của tấm chắn vũ trụ này như nào, hoặc tại sao nó tồn tại, vẫn còn là một bí ẩn.

Trung tâm thiên hà của chúng ta nằm ở khoảng 26.000 năm ánh sáng từ Trái đất trong chòm sao Nhân Mã. Đó là một nơi dày đặc và nhiều bụi, chứa nhiều ngôi sao cách nhau hàng triệu năm ánh sáng so với toàn bộ hệ mặt trời - tất cả được bao bọc xung quanh một lỗ đen siêu lớn với khối lượng gấp khoảng 4 triệu lần Mặt trời.

Các nhà khoa học từ lâu đã nghi ngờ rằng lỗ đen này, nó được đặt tên là Sagittarius A*, hoặc có lẽ là một số vật thể khác ở trung tâm thiên hà, đang gia tốc các proton và electron đến gần tốc độ ánh sáng, tạo ra các tia vũ trụ chiếu khắp thiên hà của chúng ta và đi vào không gian giữa các thiên hà.

Những tia này truyền qua từ trường của thiên hà của chúng ta, tạo ra một đại dương các hạt năng lượng cao có mật độ gần như đồng đều trong toàn bộ Dải Ngân hà. Giúp ổn định của các hạt này được gọi là biển tia vũ trụ.

Trong nghiên cứu mới của mình, các nhà nghiên cứu đã so sánh mật độ của các tia vũ trụ trong vùng biển này với mật độ của các tia vũ trụ trong trung tâm thiên hà. 

Các tia vũ trụ không thể được nhìn thấy trực tiếp bằng mắt, nhưng các nhà khoa học có thể tìm thấy chúng trong hiệu ứng không gian tia gamma, cho thấy hiệu quả nơi các tia vũ trụ đã va chạm với các loại vật chất khác.

Sử dụng dữ liệu từ Kính viễn vọng Diện tích Lớn Fermi, nhóm nghiên cứu xác nhận rằng một thứ gì đó trong trung tâm thiên hà thực sự đang hoạt động như một máy gia tốc hạt khổng lồ, bắn các tia vũ trụ ra ngoài thiên hà.

Các tác nhân có thể có bao gồm Sagittarius A*, vì các lỗ đen về mặt lý thuyết có thể bắn một số hạt nhất định vào không gian ngay cả khi chúng nuốt chửng mọi thứ khác xung quanh chúng, Live Science đã đưa tin trước đó. Tàn tích của các siêu tân tinh cổ đại, hoặc thậm chí gió sao mạnh từ nhiều ngôi sao chen chúc vào trung tâm thiên hà.

Nhưng hiệu ứng cũng tiết lộ "tấm chắn" bí ẩn, một điểm rõ ràng nơi mật độ các tia vũ trụ giảm xuống đáng kể ở rìa của trung tâm thiên hà. Các nhà nghiên cứu cho biết, nguồn gốc của hiện tượng này khó xác định hơn, nhưng nó có thể liên quan đến mớ hỗn độn của từ trường gần lõi thiên hà dày đặc của chúng ta.

Ví dụ, những đám mây bụi và khí dày đặc gần trung tâm thiên hà có thể tự đổ ập xuống, nén từ trường ở đó và tạo ra một rào cản chống tia vũ trụ, nhóm nghiên cứu đề xuất trong bài báo của họ. Hoặc, có lẽ gió sao từ vô số ngôi sao ở trung tâm thiên hà đang đẩy ngược lại biển tia vũ trụ, giống như gió mặt trời.

Cần phải có những nghiên cứu sâu hơn để tìm ra chính xác những gì đang xảy ra ở độ sâu kỳ lạ của thiên hà của chúng ta.

Ban đầu được xuất bản trên Live Science.

Theo Tạp chí Điện tử