CHÍN TIA CHỚP VÔ TUYẾN TRONG 106 GIÂY, RỒI IM BẶT

Chớp sóng vô tuyến nhanh (fast radio burst) là những tia sóng vô tuyến chớp nhoáng, kéo dài vài mili giây, đến với chúng ta từ các thiên hà khác. Nguồn gốc của chúng vẫn còn tranh cãi, và một câu hỏi nổi bật hơn cả: liệu tất cả chúng có lặp lại không? Một số nguồn chớp lên hết lần này đến lần khác; phần lớn chỉ được thấy một lần. Trong danh mục thứ hai của kính thiên văn vô tuyến Canada CHIME, thiết bị quét bầu trời phương bắc mỗi ngày ở dải 400 đến 800 megahertz, chỉ khoảng 2,4% trong số 3.641 nguồn là lặp lại.

Các nghiên cứu về toàn bộ quần thể thường giả định rằng mỗi nguồn lặp lại phát ra bùng nổ với một tốc độ trung bình đều đặn. Ryan Mckinven, thuộc Đại học McGill, cùng khoảng ba mươi đồng nghiệp trong nhóm hợp tác CHIME/FRB nay mô tả một nguồn phá vỡ giả định đó nhiều hơn bất kỳ nguồn nào khác.

Hai phút cuồng nộ

Ngày 1 tháng 6 năm 2021, CHIME ghi được chín đợt bùng nổ trong 106,5 giây từ một nguồn nay được gọi là FRB 20210601A. Lúc đó một sự cố mạng đã làm ngừng các cảnh báo tự động, nên không ai để ý. Các đợt bùng nổ chỉ được tìm thấy vào tháng 12 năm 2024, trong một đợt rà soát có hệ thống cơ sở dữ liệu cho danh mục thứ hai.

Sau đó nhóm tìm thêm. Bản thân CHIME không di chuyển: do Trái Đất quay, vùng trời đó đi qua trường nhìn của nó mỗi ngày một lần, trong khoảng mười phút. Từ tháng 7 năm 2018 đến cuối năm 2025, cộng lại được khoảng 320 giờ quan sát: khoảng 132 giờ trước cơn bão, 188 giờ sau. Không thêm một đợt bùng nổ nào, kể cả những đợt mờ nằm ngay dưới ngưỡng phát hiện trong những ngày quanh cơn bão. Tính đến cuối năm 2025, sự im lặng sau khoảng thời gian hoạt động đã kéo dài ít nhất 1.674 ngày.

Trong 106,5 giây đó, các đợt bùng nổ đến ngẫu nhiên, như những hạt mưa, với tốc độ khoảng 0,075 lần mỗi giây. Ở nhịp độ ấy, xác suất để thêm 40 giây trôi qua mà không có bùng nổ nào giảm xuống dưới 5%. Vậy mà khi nguồn đi qua tâm trường nhìn của CHIME vài phút sau đó, không có gì xuất hiện: có thứ gì đó đã tắt.

Cơn bão chỉ được thấy một nửa

Cả chín đợt bùng nổ đều đến khi nguồn nằm trong một búp sóng phụ (side lobe) của các chùm thu của CHIME — phần rìa kém nhạy của trường nhìn, chỉ nhạy bằng khoảng một phần tư so với trung tâm. Giá như cơn bão đến muộn hơn vài phút, khi nguồn đi qua ngay trên đỉnh đầu, nhóm ước tính CHIME sẽ ghi được ít nhất 21 đợt bùng nổ, có lẽ khoảng 70.

Mức đó cực đoan đến đâu? Nhóm đã so sánh với hai nguồn lặp lại sung mãn nhất từng biết, được kính thiên văn vô tuyến khổng lồ FAST của Trung Quốc theo dõi. Với toàn bộ độ nhạy của FAST, chúng đạt 46 và 23 đợt bùng nổ trong một khoảng 106,5 giây. Nhưng nếu chỉ giữ những đợt sáng bằng đợt mờ nhất trong chín đợt kia, các khoảng tốt nhất của chúng chỉ còn 6 và 8. Theo các tác giả, FRB 20210601A cho thấy tốc độ bùng nổ trên thang vài phút cao nhất từng được ghi nhận ở một nguồn lặp lại với độ nhạy tương đương — dù phép so sánh vẫn chỉ là ước chừng, vì hai kính thiên văn lắng nghe ở những tần số khác nhau và theo những nhịp khác nhau.

Một nguồn bình thường với thời gian biểu kỳ lạ

Ngoài điều đó, nguồn này trông khá điển hình. Các đợt bùng nổ có hình dạng kéo dài, gồm nhiều phần, thường thấy ở các nguồn lặp lại, và mức độ tín hiệu của chúng bị trải rộng và xoắn vặn bởi lớp khí mà chúng đi qua cũng gần với mức trung bình của các nguồn lặp lại CHIME. Không xác định được thiên hà chủ, và các cuộc tìm kiếm đối tác ở tia gamma, tia X, ánh sáng khả kiến hay sóng vô tuyến bền bỉ đều không thấy gì.

Năng lượng giải phóng khá khiêm tốn: khoảng một phần triệu năng lượng từ tích trữ trong một sao từ (magnetar) điển hình, tức một sao neutron có từ trường cực mạnh, ngay cả khi lấy khoảng cách tới nguồn ở mức tối đa mà dữ liệu cho phép.

Điều gì có thể bật tắt như vậy?

Các tác giả cân nhắc nhiều ý tưởng, nhưng không ý tưởng nào thắng thế:

• Sao xung gián đoạn (intermittent pulsar), loại tắt đi trong những quãng dài. Một sao như vậy vừa được tìm thấy trong Ngân Hà, PSR J2109+50, chỉ hiện chế độ sáng một lần trong một tháng, trong khoảng 90 giây — nhưng nó kém sáng hơn rất nhiều.
• Bùng phát của sao từ. Trong Ngân Hà, sao từ 1E 2259+586 đã phóng ra hơn 80 đợt bùng nổ tia X trong bốn giờ sau 5,6 năm yên tĩnh. Dù vậy, một cơn bão hai phút vẫn dồn nén hơn nhiều so với bất kỳ ví dụ nào được biết trong Ngân Hà.
• Một ngôi sao đồng hành, có gió sao hoặc quỹ đạo mở ra một cửa sổ phát xạ hay khả năng quan sát ngắn ngủi.
• Thấu kính hấp dẫn, khi một khối vật chất tạm thời phóng đại một nguồn vốn thường quá mờ.

Một quần thể ẩn giấu

Nếu những nguồn từng đợt như vậy tồn tại, CHIME là nơi tốt nhất để tìm ra chúng, nhờ việc quét hằng ngày một vùng trời rộng. Một mô hình thống kê đơn giản cho thấy có khoảng 9 nguồn như thế trong tầm với của CHIME — với độ bất định khổng lồ, từ 1 đến hơn 200 — và, trong trường hợp tốt nhất, một đến bốn phát hiện nữa trong thập kỷ tới. Một vài đợt bùng nổ tưởng như chỉ xảy ra một lần thậm chí có thể là những cơn bão chỉ được bắt gặp một phần. Một kính thiên văn nhạy như FAST, hướng vào nguồn này trong những năm yên ắng, có thể kiểm chứng ý tưởng bằng cách bắt được những đợt bùng nổ mờ hơn.