Vụ nổ tia gamma (GRB) là vụ nổ ánh sáng mạnh và dữ dội nhất, sáng nhất trong vũ trụ. Theo NASA, được giải phóng ra từ một vụ nổ vũ trụ khổng lồ, một GRB duy nhất có khả năng sáng hơn khoảng một triệu nghìn tỉ lần Mặt trời của Trái đất.

Hầu hết tất cả các GRB đã biết đều đến từ một nơi rất xa xôi, thường cách Trái đất hàng tỉ năm ánh sáng. Đôi khi, thiên hà nơi GRB diễn ra ở rất xa đến mức ánh sáng của vụ nổ dường như không xuất phát từ đâu cả, lóe sáng rồi vụt tắt trong chốc lát, chỉ để lại một bầu trời tối tăm, trống rỗng. Trong suốt 60 năm qua các nhà thiên văn học coi đây là một bí ẩn vũ trụ.

Tuy nhiên, một nghiên cứu mới, được công bố gần đây trên tạp chí Nature đã đưa ra một lời giải thích đúng đắn và thuyết phục về nguồn gốc của các vụ nổ mạnh nhất vũ trụ này.

Các tác giả nghiên cứu đến từ Đại học Quốc gia Australia ở Canberra đã lập mô hình tương tác giữa tia gamma và các nguồn năng lượng mạnh mẽ khác, chẳng hạn như tia vũ trụ. Kết quả, họ đã phát hiện ra các thiên hà xa xôi đang hình thành sao là nơi tạo ra phần lớn bức xạ tia gamma.

Từ trước đến nay, các nhà thiên văn học nghiêng về 2 cách giải thích hàng đầu cho bí ẩn vụ nổ tia gamma trên bầu trời trống rỗng. Cách giải thích đầu tiên cho rằng các tia gamma xuất hiện sau khi khí bị hút vào các hố đen siêu lớn nằm ở trung tâm của các thiên hà trong vũ trụ. Trong kịch bản này, khi các hạt khí bị hút vào hố đen, một phần nhỏ thoát ra ngoài và biến thành các tia vật chất lớn có tốc độ ánh sáng. Người ta cho rằng các tia vật chất giàu năng lượng này có thể là nguyên nhân gây ra các vụ nổ tia gamma.

Cách giải thích khác cho rằng nguyên nhân đến từ các vụ nổ sao được gọi là siêu tân tinh. Khi các ngôi sao khổng lồ hết nhiên liệu và chết đi, chúng phát nổ như một siêu tân tinh và biến thành lỗ đen. Sự kiện khiến các hạt xung quanh bị bắn đi với tốc độ ánh sáng. Những hạt năng lượng cao này, được gọi là tia vũ trụ, sau đó có thể va chạm với các hạt khác nằm rải rác ở vùng khí giữa các ngôi sao, tạo ra tia gamma.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tập trung vào lời giải thích thứ 2 thông qua phương pháp mô hình hóa sự tương tác giữa các tia vũ trụ và khí giữa các ngôi sao trong các loại thiên hà hình thành sao khác nhau. Họ phát hiện ra rằng tốc độ phát xạ tia gamma bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố chính, bao gồm kích thước của thiên hà, tốc độ hình thành sao và năng lượng ban đầu của các tia vũ trụ được tạo ra bởi mỗi siêu tân tinh.

Khi đã có trong tay một mô hình dự đoán tỉ lệ GRB cho mọi kích thước thiên hà, các tác giả nghiên cứu đã đem ra so sánh với một cuộc khảo sát thực tế về bức xạ tia gamma do Kính viễn vọng Không gian Tia Gamma Fermi của NASA thực hiện. Các nhà nghiên cứu nhận thấy các tính toán của họ phù hợp với các quan sát thực tế và có thể giải thích hầu hết các GRB trên bầu trời trống rỗng.

Các tác giả nghiên cứu cho rằng, phát hiện mới về nguồn gốc của sự phát xạ tia gamma là một cột mốc quan trọng, giúp giải quyết một bí ẩn về vũ trụ mà các nhà thiên văn học đã cố gắng giải mã từ những năm 1960.

Các nhà nghiên cứu lưu ý, các hố đen có lẽ vẫn là nguyên nhân gây ra một số tia gamma mà các vệ tinh thu được. Nhưng khi nói đến các GRB bầu trời trống rỗng bí ẩn, các hố đen chưa phải là lời giải thích đầy đủ, chính những ngôi sao đang nổ tung ở một góc xa xôi nào đó của vũ trụ mới là lý giải xác đáng cho hiện tượng này.