Các nhà thiên văn học NASA phát hiện ngôi sao xung PSR J2030+4415 tạo ra chùm tia vật chất và phản vật chất dài chưa từng thấy trong vũ trụ.
Chùm vật chất và phản vật chất phóng ra từ sao xung PSR J2030+4415. Ảnh: NASA
Trong thông cáo báo chí vào hôm 14/3, NASA ví chùm tia sáng khổng lồ giống như "sợi tóc vũ trụ". Nó được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2020, nhưng vào thời điểm đó, các nhà nghiên cứu không thể xác định chiều dài đầy đủ, do nó kéo dài ra ngoài rìa của Đài quan sát tia X Chandra. Các quan sát bổ sung được thực hiện từ tháng 2 đến tháng 11/2021 đã tiết lộ cấu trúc kéo dài tới 40.000 tỷ dặm, gấp ba lần so với ước tính ban đầu.
Kích thước này biến "sợi tóc vũ trụ" thành chùm tia vật chất và phản vật chất dài nhất có nguồn gốc từ sao xung khi nhìn từ Trái Đất. Sao xung là những ngôi sao neutron đậm đặc, thường hình thành sau sự kiện siêu tân tinh khi một ngôi sao lớn sụp đổ khiến vật chất ở phần lõi bị nén lại. Do vẫn giữ phần lớn mô-men động lượng của ngôi sao ban đầu, trong khi bán kính co lại chỉ bằng một phần nhỏ, sao xung có tốc độ quay quanh trục cực cao.
"Thật đáng kính ngạc khi một sao xung có đường kính chỉ 10 dặm lại có thể tạo ra một cấu trúc lớn đến mức ta có thể nhìn thấy nó từ cách xa hàng nghìn năm ánh sáng. Để so sánh, nếu sợi tóc vũ trụ đó kéo dài từ New York đến Los Angeles, ngôi sao xung tạo ra nó, PSR J2030+4415, sẽ nhỏ hơn khoảng 100 lần so với vật thể nhỏ nhất mà mắt thường có thể nhìn thấy", tác giả chính của nghiên cứu Martijn de Vries tại Đại học Stanford ở Palo Alto, California, Mỹ, cho biết.
PSR J2030+4415 nằm cách Trái Đất khoảng 1.600 năm ánh sáng và đang xoay quanh trục với tốc độ ba vòng mỗi giây. Vật thể bí ẩn này cùng với sợi tóc vũ trụ khổng lồ của nó hứa hẹn có thể giúp các nhà thiên văn học giải đáp thắc mắc lâu nay về nguồn gốc của phản vật chất trong dải Ngân Hà.
NASA suy đoán rằng sao xung đang giải phóng positron, phản hạt của electron (có cùng khối lượng nhưng mang điện tích trái dấu), vào thiên hà của chúng ta. Sự kết hợp của hai đặc điểm - quay nhanh và từ trường mạnh - dẫn đến gia tốc hạt và bức xạ năng lượng cao, tạo ra các cặp electron và positron.
"Khi di chuyển trong không gian liên sao với tốc độ khoảng nửa triệu dặm mỗi giờ, sao xung tạo ra gió phía sau nó. Gió này gồm các hạt tích điện thường bị giới hạn trong từ trường mạnh của sao xung. Có một cú sốc khi di chuyển dọc theo phía trước sao xung, tương tự như khối nước phía trước một chiếc thuyền đang chuyển động. Tuy nhiên, khoảng 20 đến 30 năm trước, chuyển động của cú sốc này dường như đã bị chặn lại và PSR J2030+4415 đã bắt kịp nó. Vụ va chạm sau đó có khả năng gây ra một vụ rò rỉ hạt, nơi từ trường của gió sao xung liên kết với từ trường giữa các vì sao. Kết quả là các electron và positron năng lượng cao có thể phun ra ngoài không gian thông qua một vòi phun được hình thành do liên kết với thiên hà", NASA giải thích.
Chi tiết nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí vật lý thiên văn Astrophysical Journal.
Đoàn Dương (Theo Sci-News/NASA)