TIA PHẢN LỰC TIA X TỪ MỘT LỖ ĐEN BẮN RA TIA VŨ TRỤ
Một số hạt giàu năng lượng nhất trong Thiên Hà của chúng ta có thể đến từ các vi chuẩn tinh (microquasar): một lỗ đen hoặc sao neutron hút vật chất từ một sao đồng hành và phóng ra các tia phản lực tương đối tính. Các mạng lưới mặt đất như Tibet ASγ, HAWC và LHAASO đã phát hiện tia gamma trên 100 TeV từ một số vi chuẩn tinh. Điều đó khiến vi chuẩn tinh trở thành một lớp PeVatron mới — những máy gia tốc có thể đẩy các hạt tới một peta-electronvolt, tức một triệu tỷ electronvolt.
Vi chuẩn tinh đầu tiên được xác định là SS 433 cùng tinh vân W50 của nó. Cái thứ hai là V4641 Sagittarii.
Nhà vô địch tia gamma
V4641 Sgr là vi chuẩn tinh sáng nhất trong dải tia gamma TeV. Vùng sáng tia gamma của nó, được phát hiện tới 0,8 PeV, trải trên khoảng một độ bầu trời, với một trong những phổ “cứng” nhất trong số các nguồn TeV của Thiên Hà. Ở tâm của nó là một lỗ đen 6,4 lần khối lượng Mặt Trời và một sao đồng hành 2,9 lần khối lượng Mặt Trời, cách chúng ta khoảng 6,2 kiloparsec. Hệ này bùng phát mạnh năm 1999 và kể từ đó bừng sáng khoảng hai năm một lần; các tia phản lực vô tuyến đã được quan sát thấy trong đợt bùng phát năm 1999.
Thế nhưng các kính thiên văn tia X chủ yếu quan sát nó trong các đợt bùng phát, khi nguồn trung tâm lấn át mọi thứ. Vệ tinh XRISM từng thấy dấu hiệu của tia X mở rộng vào năm 2024, nhưng ngay sau một đợt bùng phát và chỉ trên một phần của khu vực.
Chờ sự im lặng
Naomi Tsuji (Đại học Tokyo và RIKEN), Caterina Tresoldi (Đài thiên văn INAF–Brera) và khoảng bốn mươi đồng nghiệp ở Nhật Bản, Ý, Hoa Kỳ, Trung Quốc, Canada, Pháp và nhiều nơi khác đã chọn chiến lược ngược lại. Sau khi kiểm tra bằng các thiết bị khác rằng lỗ đen đang yên tĩnh, họ hướng kính thiên văn XMM-Newton vào toàn bộ vùng tia gamma vào tháng 9/2025: bốn lần hướng, mỗi lần 30 đến 40 kilô giây. Khi đó nguồn trung tâm mờ hơn khoảng ba bậc độ lớn so với lúc XRISM quan sát.
Trường nhìn hóa ra dày đặc các nguồn điểm — sao hoạt động, sao lùn trắng, thiên hà xa xôi — mà nhóm đã che đi để tìm ánh sáng khuếch tán.
Bản đồ XMM-Newton của vùng V4641 Sgr (ngôi sao) với các đường đồng mức tia gamma từ H.E.S.S. màu trắng; bên phải, hai nguồn tia X mở rộng mới n1 và s1. — Hình 1, Tsuji, Tresoldi et al. (2026), arXiv:2610.02966.
Hai nút trên trục tia phản lực
Trong dải 2–5 keV, hai mảng mở rộng nổi bật, được đặt tên n1 (bắc) và s1 (nam) theo các nút đã biết của SS 433. Chúng nằm cách hệ đôi khoảng 23 và 25 parsec, gần thẳng hàng với trục tia phản lực vô tuyến (lệch không quá 16° và 10°), và nằm bên trong vùng phát xạ tia gamma. Độ tin cậy phát hiện: 20 sigma với n1, 7 sigma với s1; n1 hiện ra trong hai lần quan sát riêng biệt.
Đây là lần đầu tiên phát hiện các cấu trúc tia phản lực tia X dài hàng chục parsec trong hệ này. Những cấu trúc như vậy mới chỉ được biết ở một số ít hệ đôi tia X.
Phổ của chúng là một luật lũy thừa trơn, không có các vạch phát xạ của khí nóng; một mô hình nhiệt khớp kém hơn nhiều. Các tác giả hiểu đây là bức xạ synchrotron: các electron có năng lượng vài TeV chuyển động xoắn ốc trong một từ trường.
Một từ trường yếu, được khuếch đại cục bộ
Mô hình hóa đồng thời tia X và tia gamma — cùng những electron tạo ra cả hai — cho từ trường chỉ 3 đến 5 microgauss trong các nút, và 1 đến 2 microgauss hoặc thấp hơn ở những nơi khác trong các thùy tia gamma. Từ trường yếu, nhưng được khuếch đại cục bộ.
Đây là điểm khác biệt then chốt so với SS 433, có các nút nằm ở khoảng cách tương tự: SS 433 sáng hơn khoảng mười lần trong tia X so với tia gamma, còn V4641 Sgr thì kém khoảng mười lần, vì từ trường của nó yếu hơn. Các tác giả gợi ý rằng tia phản lực trung bình kém mạnh hơn, hoặc môi trường xung quanh loãng hơn, vì V4641 Sgr nằm thấp hơn mặt phẳng Thiên Hà khoảng 5 độ.
Hai cách hiểu vẫn còn bỏ ngỏ: các nút có thể chính là nơi gia tốc, nơi tia phản lực bị sốc, hoặc là các cấu trúc phía hạ lưu. Để đạt năng lượng PeV trong một từ trường như vậy trên quãng khoảng 5 parsec, tia phản lực sẽ cần di chuyển với tốc độ ít nhất bằng một phần mười tốc độ ánh sáng. Cũng không thể loại trừ khả năng các hạt được tạo ra bởi proton thay vì electron.
Nhìn lệch khỏi tâm
Các tác giả lưu ý rằng các nguồn điểm chưa phân giải được vẫn có thể góp phần, và vẻ khuếch tán có thể một phần đến từ độ phân giải hạn chế. Các quan sát bằng Chandra và NuSTAR đã được lên lịch. Một bài báo đi kèm với vệ tinh Einstein Probe báo cáo các cấu trúc tia X phù hợp. Lời khuyên của họ dành cho các nhà thiên văn khác rất đơn giản: hãy hướng ra xa vùng trung tâm sáng chói, trong những giai đoạn yên tĩnh, và tìm các nút.