Một chớp sóng vô tuyến chỉ kéo dài trong tích tắc vừa mở ra cơ hội nhìn sâu vào vũ trụ sơ khai. Tín hiệu mang tên FRB 20240304B được hệ thống MeerTRAP phát hiện bằng kính thiên văn vô tuyến MeerKAT ngày 4/3/2024. Sau đó, kính James Webb giúp các nhà thiên văn xác định thiên hà nơi tín hiệu phát ra.
1
4
Thiên hà này có độ dịch đỏ 2,148 — thước đo cho biết ánh sáng đã bị kéo giãn bao nhiêu khi vũ trụ nở ra. Kết quả đặt vụ bùng phát vào thời điểm vũ trụ mới khoảng 3 tỷ năm tuổi. Tín hiệu đã di chuyển khoảng 11 tỷ năm mới đến Trái Đất, đưa FRB 20240304B trở thành vụ bùng phát sóng vô tuyến xa nhất từng được định vị về thiên hà chủ, theo các nguồn hiện có.
1
4
6
7
Từ một chớp sóng đến thiên hà chủ
Bùng phát sóng vô tuyến nhanh (FRB) là những xung sóng vô tuyến cực ngắn từ vũ trụ xa. MeerKAT giúp nhóm nghiên cứu khoanh vùng vị trí của FRB 20240304B đủ chính xác để tìm kiếm thiên hà liên quan. Các quan sát trước đó bằng kính Keck và Đài quan sát MMT không tìm được thiên hà chủ thuyết phục; ảnh hồng ngoại cận của Webb sau đó phát hiện một thiên hà lùn nhỏ, đang tích cực hình thành sao, ngay tại khu vực ấy.
2
4
Việc nhìn thấy một thiên hà ở đúng vị trí là chưa đủ để xác định khoảng cách. Các nhà nghiên cứu dùng quang phổ của Webb, nhận diện ánh sáng từ oxy và nitơ để đo độ dịch đỏ của thiên hà. Phép đo này xác nhận tín hiệu đến từ vũ trụ thuở sơ khai.
1
Dấu vết của vật chất trên đường truyền
Đường đi của tín hiệu còn cắt qua Cụm thiên hà Virgo và một nhóm thiên hà ở phía trước. Khi truyền qua không gian, sóng vô tuyến tương tác với vật chất ion hóa — khí mà các nguyên tử đã mất electron — và mang theo thông tin về môi trường cũng như cấu trúc từ trường dọc đường đi. Vì vậy, những FRB được định vị chính xác có thể trở thành công cụ khảo sát vật chất khó quan sát giữa các thiên hà.
4
Nghiên cứu mô tả thiên hà chủ là một thiên hà lùn có khối lượng thấp, cấu trúc không đều và hoạt động hình thành sao mạnh.
2
4 Môi trường như vậy phù hợp với giả thuyết rằng một từ sao trẻ — sao neutron có từ trường cực mạnh — có thể tạo ra FRB. Tuy nhiên, đây mới là một lời giải thích khả dĩ; nguồn gốc của các vụ bùng phát này vẫn chưa được xác định chắc chắn.
8
Điểm đột phá nằm ở việc kết hợp hai loại quan sát: MeerKAT xác định vị trí chớp sóng vô tuyến, còn Webb tìm ra thiên hà chủ và đo độ dịch đỏ. Nhờ vậy, một tín hiệu chỉ lóe lên trong khoảnh khắc có thể lần ngược về một thời kỳ rất xa trong lịch sử vũ trụ.