Phát hiện này đặc biệt bởi các vụ sáp nhập sao neutron thường được nhận biết qua những vụ bùng phát tia gamma kéo dài chưa đầy vài giây. Lần này, tín hiệu tia X lại kéo dài lâu hơn rất nhiều, mở ra khả năng tìm kiếm những vụ sáp nhập sao neutron bằng một dấu hiệu mới.

Một vụ nổ chỉ kéo dài nửa giây nhưng tia X sáng gần 10 phút

Sự kiện có tên EP250704a/GRB 250704B được phát hiện ngày 4/7/2025 bởi các vệ tinh Einstein Probe, SVOM và Insight-HXMT.

Tín hiệu gamma ban đầu chỉ kéo dài khoảng 0,5 giây. Tuy nhiên, kính thiên văn tia X trên Einstein Probe tiếp tục ghi nhận một nguồn phát sáng mạnh trong gần 10 phút.

Đây là điều khiến các nhà nghiên cứu chú ý. Giáo sư Eleonora Troja, phó giáo sư Vật lý thiên văn tại Đại học Rome Tor Vergata và thành viên nhóm hợp tác Einstein Probe, là đồng tác giả liên hệ của nghiên cứu. Bà chuyên nghiên cứu các vụ nổ tia gamma và những hiện tượng phát sáng liên quan đến các vụ sáp nhập sao neutron.

Theo bà, nếu vật thể còn lại sau vụ va chạm là một sao từ (magnetar), nó có thể tiếp tục giải phóng năng lượng trong thời gian dài. Magnetar là một sao neutron quay cực nhanh với từ trường mạnh đến mức có thể làm môi trường xung quanh sáng lên lâu hơn so với một vụ nổ thông thường. Nhóm nghiên cứu cho rằng đây có thể chính là điều đã xảy ra.

Không tìm thấy siêu tân tinh

Để xác định nguồn gốc vụ bùng phát, các nhà khoa học nhanh chóng sử dụng nhiều kính thiên văn trên mặt đất, trong đó có Kính thiên văn Rất lớn VLT của Đài thiên văn Nam Âu ở Chile và hệ thống Very Large Array.

Niccolò Passaleva, nghiên cứu sinh tại Đại học Rome Tor Vergata và người dẫn đầu các quan sát tiếp theo bằng VLT, đã phản ứng chỉ vài phút sau cảnh báo.

Nhóm sử dụng thiết bị X-shooter trên VLT để phân tích quang phổ của nguồn sáng. Các vạch hấp thụ của magie và sắt cho phép xác định độ dịch đỏ của sự kiện là z = 0,6610.

Con số này cho thấy ánh sáng đã mất hơn 6 tỷ năm để tới Trái đất. Khoảng cách rất xa giúp loại trừ một số khả năng, nhưng nhóm còn tìm kiếm một dấu hiệu quan trọng khác: siêu tân tinh.

Nếu vụ bùng phát tia X kéo dài bắt nguồn từ sự sụp đổ của một ngôi sao khối lượng lớn, các nhà thiên văn thường kỳ vọng sẽ nhìn thấy một vụ nổ siêu tân tinh đi kèm. Nhưng các quan sát sâu bằng VLT không phát hiện siêu tân tinh tại vị trí này.

Sự kết hợp giữa khoảng cách đo được, việc không phát hiện siêu tân tinh và đặc điểm của bức xạ khiến giả thuyết sáp nhập hai sao neutron trở nên phù hợp hơn.

Magnetar có thể là “di tích” còn lại sau va chạm

Sao neutron là phần lõi siêu đặc còn lại sau khi những ngôi sao khối lượng lớn kết thúc vòng đời. Khi hai sao neutron quay quanh nhau và cuối cùng hợp nhất, chúng phát ra sóng hấp dẫn.

Trong nhiều trường hợp, vật thể sau va chạm có thể nhanh chóng sụp đổ thành hố đen. Nhưng nếu tổng khối lượng và các điều kiện vật lý phù hợp, nó có thể tạm thời hoặc lâu dài tồn tại dưới dạng một sao neutron cực nhanh. Nếu vật thể đó có từ trường khổng lồ, nó được gọi là magnetar.

Magnetar có thể giải phóng năng lượng quay và năng lượng từ trường vào môi trường xung quanh. Cơ chế này có khả năng tạo ra bức xạ kéo dài hơn so với vụ bùng phát gamma ban đầu.

Điều này giải thích vì sao một tín hiệu gamma chỉ tồn tại khoảng nửa giây lại có thể đi kèm một “đuôi” tia X kéo dài gần 10 phút.

Nghiên cứu được công bố trên Science Bulletin, với An Li thuộc Đại học Sư phạm Bắc Kinh, Chen-Wei Wang thuộc Viện Vật lý Năng lượng cao, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Niccolò Passaleva và Jie An là các tác giả thứ nhất.

Một cách mới để tìm các vụ sáp nhập sao neutron

Các nhà thiên văn hiện thường dựa vào những vụ bùng phát tia gamma ngắn và sóng hấp dẫn để nhận diện các vụ sáp nhập sao neutron. Nhưng không phải sự kiện nào cũng được quan sát đồng thời bằng cả hai loại tín hiệu.

Nếu các vụ bùng phát tia X kéo dài như EP250704a thực sự là dấu hiệu đặc trưng của những vụ sáp nhập tạo ra magnetar, các nhà khoa học có thể sử dụng chúng như một “đèn hiệu” mới để tìm kiếm những sự kiện này.

Passaleva cho rằng việc phát hiện thêm các vụ tương tự có thể giúp xác định tần suất các vụ sáp nhập sao neutron tạo ra magnetar.

Đặc biệt, thế hệ quan sát sóng hấp dẫn tiếp theo có thể đem lại cơ hội kiểm chứng trực tiếp. Nếu một vụ bùng phát tia X kiểu này đồng thời xuất hiện cùng tín hiệu sóng hấp dẫn từ cùng một nguồn, mối liên hệ giữa hai hiện tượng sẽ được xác nhận mạnh hơn.

Vì vậy, sự kiện EP250704a chưa phải bằng chứng trực tiếp cho việc con người đã nhìn thấy một magnetar mới sinh. Nhưng nó cung cấp một dấu hiệu đáng chú ý rằng những vụ sáp nhập sao neutron có thể để lại một “chữ ký” tia X lâu hơn nhiều so với những gì các nhà thiên văn thường tìm kiếm.