Thiên hà Shadow Blaster: Neutrino không sinh ra từ hố đen mà từ các lò lửa hình thành sao rực cháy

Các nhà thiên văn học từng kỳ vọng tìm thấy một hố đen đang hoạt động trong một thiên hà xa xôi, nhưng thay vào đó, họ lại phát hiện ra một nguồn phát neutrino năng lượng cao mạnh mẽ được cung cấp năng lượng bởi quá trình hình thành sao cực hạn. Thiên hà JCMT0402−0424, được mệnh danh là Shadow Blaster, hóa ra chính là nguồn gốc của hạt neutrino IC 210922A mà đài quan sát IceCube đã ghi nhận vào năm 2021. Khám phá này lần đầu tiên thiết lập mối liên hệ trực tiếp giữa một thiên hà hình thành sao đầy bụi bặm với một sự kiện neutrino cụ thể, đồng thời đặt ra những câu hỏi mới về việc những vật thể nào trong vũ trụ đang tạo ra những hạt phân tử bí ẩn này.

Một đội ngũ quốc tế do Yuji Urata từ công ty MITOS Science Co., LTD. tại Đài Loan dẫn đầu, với sự tham gia của các nhà nghiên cứu từ Đại học Trung ương Quốc gia, Đại học Trung Nguyên, Đại học Tohoku, Đại học Công nghệ Fukui và Đài thiên văn Quốc gia Nhật Bản, đã tiến hành các quan sát bằng hệ thống ALMA tại sa mạc Atacama. Nhờ hiện tượng thấu kính hấp dẫn từ một thiên hà phía trước, ALMA đã thu được bốn hình ảnh phóng đại cực rõ nét của Shadow Blaster. Thiên hà này nằm cách chúng ta khoảng 11 tỷ năm ánh sáng (độ dịch chuyển đỏ z = 2,988), nghĩa là ánh sáng của nó đã du hành từ kỷ nguyên khi vũ trụ mới chỉ khoảng ba tỷ năm tuổi — thời điểm được gọi là "buổi trưa vũ trụ" (cosmic noon), khi các ngôi sao được sinh ra với mật độ đặc biệt dày đặc. Lõi nén của Shadow Blaster với kích thước chỉ từ 1.500 đến 1.700 năm ánh sáng hóa ra lại là một kho chứa khí và bụi cực kỳ đậm đặc, nơi các ngôi sao mới ra đời với tốc độ hàng trăm khối lượng Mặt Trời mỗi năm — một nhịp độ khủng khiếp, gấp hàng trăm lần so với tốc độ hình thành sao trong Ngân Hà của chúng ta.

Các dữ liệu thu thập được không hề cho thấy bất kỳ dấu hiệu nào của một nhân hố đen đang hoạt động. Năng lượng ở đây bắt nguồn từ sự va chạm của các tia vũ trụ với chất khí đậm đặc trong một "nồi lẩu" sao — chính là nơi các hạt neutrino được sinh ra. Các mô hình lý thuyết từ lâu đã dự đoán rằng môi trường khắc nghiệt như vậy sẽ đóng vai trò như một máy gia tốc hạt tự nhiên: các hạt năng lượng cao va chạm nhiều lần với chất khí trong một từ trường hỗn loạn, từ đó tạo ra neutrino. Trước đây, giới khoa học tin rằng neutrino năng lượng cao chủ yếu được tạo ra bởi các hố đen siêu khối lượng tại tâm các thiên hà đang hoạt động; nhưng giờ đây, rõ ràng là những vụ nổ sao ẩn sau lớp bụi trong các thiên hà cũng đóng góp một phần đáng kể mà trước đây vốn bị đánh giá thấp.

Các mô hình mô phỏng máy tính chỉ ra rằng những thiên hà bụi bặm và nén chặt tương tự từ kỷ nguyên "buổi trưa vũ trụ" có thể đóng góp từ 15 đến 20 phần trăm tổng lượng neutrino năng lượng cao trong toàn vũ trụ. Đây không phải là nguồn chiếm ưu thế nhất, nhưng lại rất quan trọng — và hơn hết, nó đã bị che giấu khỏi các quan sát trực tiếp cho đến tận khám phá này. Trong lịch sử, các nhà thiên văn học thường tập trung tìm kiếm nguồn neutrino tại các nhân thiên hà hoạt động rực rỡ và các vụ bùng phát tia gamma, khiến quần thể thiên hà hình thành sao đầy bụi bặm này bị rơi vào quên lãng. Khám phá này đã đảo lộn những quan niệm cũ về các cơ chế ẩn giấu đằng sau quá trình sản sinh hạt vũ trụ.

Các kết quả nghiên cứu đã được công bố vào ngày 17 tháng 6 năm 2026 trên tạp chí Nature Astronomy. Hệ thống ALMA tại Chile và IceCube tại Nam Cực đã cùng nhau chứng minh rằng để hiểu được nguồn gốc của neutrino vũ trụ, chúng ta không chỉ cần nhìn vào các hố đen mà còn phải quan sát cả những "vườn ươm" sao dữ dội nhất đang ẩn mình sau những đám mây bụi — những nơi dường như chính là các "nhà máy" sản xuất hạt sơ cấp thực thụ của vũ trụ sơ khai.