FERMI-MENT FILLER. Các bong bóng mở rộng khổng lồ của các tia gamma cực mạnh, mỗi bong bóng tập trung vào hư vô, gặp nhau ở lõi thiên hà của chúng ta, như được mô tả trong minh họa về Dải Ngân hà này. Được phát hiện vào năm 2010, nguồn gốc của những bong bóng này vẫn hoàn toàn là một bí ẩn. (Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA)
Vào tháng 11 năm 2010, các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Không gian Tia Gamma Fermi của NASA đã công bố một khám phá đáng kinh ngạc. Phát ra từ trung tâm Dải Ngân hà của chúng ta là hai bong bóng chỉ được tạo ra từ các tia gamma mạnh.
Điều này đã đủ kỳ lạ nếu các bong bóng, đang giãn nở với tốc độ 2,2 triệu dặm/giờ (3,5 triệu km/h), đồng tâm - một bong bóng bên trong một bong bóng - với cả hai đều tập trung ở lõi thiên hà. Nhưng không, hai quả cầu khổng lồ đều bay lơ lửng trong không gian dường như trống rỗng bên trên và bên dưới lỗ đen trong hạt nhân của Dải Ngân hà. Chúng tiếp tuyến với nhau, chạm vào trung tâm thiên hà để tạo thành hình đồng hồ cát ngồi xổm. Toàn bộ cấu trúc trông giống như số 8 hoặc một biểu tượng vô cực nằm nghiêng.
Tia gamma là tia xấu của quang phổ điện từ - các photon năng lượng cao nhất trong vũ trụ. Đề ôn tập vật lý trung học phổ thông, năng lượng của một photon là một hàm của độ dài sóng của nó. Bức xạ có các sóng cách nhau một dặm (sóng vô tuyến) là yếu và lành tính; ánh sáng nhìn thấy có các sóng gần nhau về mặt kính hiển vi; Tia X, và đặc biệt là tia gamma, được xếp cùng với số lượng đỉnh sóng tối đa đi qua một điểm nhất định trong một giây.
Do đó, tia gamma không phản xạ các vật thể một cách đáng tin cậy như ánh sáng khả kiến. Đúng hơn, chúng thâm nhập vào mọi thứ. Các photon của chúng xuyên qua cơ thể người với tốc độ ánh sáng, làm hỏng các nhiễm sắc thể trên đường đi.
May mắn thay, rất ít tia gamma đến được với chúng ta ở bề mặt Trái đất. Mặc dù Mặt trời tạo ra rất nhiều tia gamma trong lò nhiệt hạch của nó, chúng bị hấp thụ và tái bức xạ dưới dạng ánh sáng dịu hơn khi chúng đi lên bề mặt Mặt trời. Thứ cuối cùng bay khỏi Mặt trời là một hỗn hợp khoảng 50-50 giữa nhiệt và ánh sáng nhìn thấy và hầu như không có tia X hay tia gamma nào cả.
Các ngôi sao khác cũng không phát ra chúng, và trong mọi trường hợp, bầu khí quyển của Trái đất chặn chúng. Các tia gamma duy nhất bay gần chúng ta đến từ các sự kiện dữ dội ở xa như siêu tân tinh. Đây là lý do tại sao một đám tia gamma dày đặc ở trung tâm thiên hà của chúng ta lại rất khó hiểu. Đó là dấu hiệu không thể nhầm lẫn của bạo lực cực độ. Tuy nhiên, những ngày này, lõi của Dải Ngân hà luôn tràn đầy năng lượng như một bữa trưa tháng Bảy ẩm ướt ở New Orleans.
Những bong bóng này có cạnh sắc nét, được xác định rõ ràng và không có gì là khổng lồ. Phần trên và dưới của “hình 8” kéo dài 25.000 năm ánh sáng trên mặt phẳng thiên hà và cùng khoảng cách bên dưới nó. Từ góc nhìn nghiêng của chúng ta, cách trung tâm Dải Ngân hà 26.000 năm ánh sáng, đồng hồ cát có độ cao khổng lồ 45 ° trên và dưới lõi thiên hà, trong chòm sao Nhân Mã. Nó chiếm một nửa bầu trời phía nam của chúng ta.
Các nhà lý thuyết cần giải thích nhiều hơn những gì có thể đã tạo ra loại năng lượng cực đoan này, tương đương với 100.000 siêu tân tinh đang phát nổ. Họ cũng phải giải thích bản chất lệch tâm của các bong bóng bởi vì mỗi bong bóng dường như bao quanh hư vô.
Jon Morse, giám đốc bộ phận vật lý thiên văn tại NASA, đã tóm tắt khám phá này trong một cuộc họp báo: “Một lần nữa, nó cho thấy rằng vũ trụ chứa đầy những điều bất ngờ”. Chiếc đồng hồ cát khổng lồ này - mà các nhà nghiên cứu bắt đầu gọi là Bong bóng Fermi, để vinh danh kính viễn vọng tia gamma quay quanh quỹ đạo được phóng vào năm 2008 đã tìm thấy chúng - hiện được coi là một loại vật thể thiên văn hoàn toàn mới trong vũ trụ đã biết.
Cố gắng đưa ra một số lời giải thích cho việc thiên hà của chúng ta thổi bong bóng ở nhiệt độ 7 triệu độ F (3,9 triệu độ C), nhiều nhà vật lý thiên văn đã bày tỏ sự nhất trí hài lòng: "Chúng tôi không biết." Những người khác, bắt đầu lực lượng từ bình phương một, đã đặt ra một vài nguyên nhân có thể mơ hồ. Giả thuyết đầu tiên cho rằng, có lẽ cách đây vài triệu năm, một vụ nổ hình thành sao tại trung tâm thiên hà đã tạo ra nhiều ngôi sao lớn, tất cả đều có gió tốc độ cao của các hạt năng lượng cao. Bởi vì chỉ điều này không thể bắt đầu giải thích năng lượng siêu cao bên trong các bong bóng, lý thuyết đó còn hình dung thêm rằng nhiều ngôi sao trong số này đã nổ tung thành siêu tân tinh đồng thời.
Bạn không thích cái đó? Tôi cũng vậy, vì vậy chúng ta hãy đi đến lời giải thích khả thi thứ hai, đó là lỗ đen có khối lượng 4 triệu mặt trời ở trung tâm thiên hà của chúng ta đã có một cơn điên cuồng ngắn ngủi khi nhiều vật chất bị bắt được tăng tốc trong chân trời sự kiện của nó. Sau đó, có lẽ, lỗ đen đó có thể đã phát triển một thứ mà nó hiện nay không có: máy bay phản lực kép của vật chất mạnh. Chúng tôi thấy những tia lửa như vậy nổ tung từ các lỗ đen siêu lớn trong một vài thiên hà khác. Những máy bay phản lực này có thể đã tích tụ vật chất đầy năng lượng ở trên và dưới mặt phẳng thiên hà, mặc dù việc những bong bóng này phát ra từ những vị trí đó như thế nào thì ai cũng đoán được.
Câu trả lời cuối cùng có thể còn xa lạ. Đây có thể là những dấu hiệu được tìm kiếm từ lâu của vật chất tối? Liệu vật chất tối có thể gặp thực thể đối lập của nó (bất kể đó là gì) trong sự hủy diệt hoàn toàn, theo cách mà vật chất và phản vật chất làm? Tuy nhiên, nhiều khả năng đây là một thứ hoàn toàn khác, một số phenom mới sẽ thực sự cản đường cuộc săn tìm vật chất tối.
Như Douglas Finkbeiner, một nhà thiên văn học tại Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian ở Cambridge, Massachusetts, người đầu tiên phát hiện ra cấu trúc, đã nói: “Nó chỉ làm mọi thứ lẫn lộn”.
ĐÓ LÀ GIỜ GAMMA. Việc xử lý phần mềm dữ liệu của Kính viễn vọng Không gian Tia Gamma Fermi cho thấy các bong bóng tia gamma khổng lồ kéo dài 25.000 năm ánh sáng ở trên và dưới trung tâm thiên hà của chúng ta. Nhiều lý thuyết tồn tại để giải thích sự tồn tại của chúng, nhưng nhiều nhà khoa học tuyên bố: "Chúng tôi không biết."
NASA / DOE / Fermi LAT / D. Finkbeiner và cộng sự