Thiên thạch không phải hiểm họa duy nhất

Vụ nổ thiên thạch với năng lượng phát ra mạnh cỡ 20 quả bom nguyên tử Hiroshima, ngày 15/2/2013 vừa qua, đã “càn quét” một vùng rộng lớn, gây hoảng hốt cho nước Nga đồng thời gợi thêm nỗi lo trong triệu triệu người đang sống trên Trái đất.

Nhưng thiên thạch chưa phải hiểm họa duy nhất từ vũ trụ đối với Trái đất. Một hiện tượng khác nữa, mới phát hiện, dù sự tàn phá nặng nề xảy ra trên hành tinh chúng ta chưa phát hiện thấy, nhưng năng lượng mang tính hủy diệt nó phát ra có thể gấp trăm, ngàn, thậm chí cả triệu lần lớn hơn thiên thạch. Đó là hiện tượng bùng nổ tia gamma, viết tắt GRB (Gamma Ray Bursts).

Hình minh họa vụ nổ GRB.

Phát hiện GRB

Sự phát hiện hiện tượng bùng nổ tia gamma cũng khá bất ngờ và ly kỳ. Năm 1967 vệ tinh do thám Vela của Mỹ, trong khi thực hiện những phi vụ giám sát từ không trung các vụ thử nghiệm vũ khí hạt nhân của Liên Xô (cũ) đã ghi nhận được một cách tình cờ hiện tượng GRB nói trên xảy ra ở một nơi xa thẳm nào đó cuối bầu trời.

Và mãi đến năm 1973, Mỹ mới cho công bố những tư liệu liên quan GRB tại một Hội thảo quốc tế về tia vũ trụ. Ở đây, nhà nghiên cứu Jacques Paul (CEA) đã phát biểu tại hội thảo về sự phát hiện GRB: “Tôi nhớ rằng, hồi đó, ai cũng hết sức ngạc nhiên về sự xuất hiện sự bùng nổ tia gamma và không thể nào tưởng tượng được năng lượng khổng lồ phát ra cũng như cơ chế tạo ra hiện tượng đó.

Từ đó đến nay, đã có hơn 2000 bài báo được công bố và khoảng 135 mô hình lý thuyết được đưa ra nhằm giải thích GRB.

Về thực nghiệm, các phương tiện thiên văn hiện đại nhất vẫn thường xuyên ghi đo được các vụ nổ gamma GRB với tần suất lớn, khoảng 1 GRB/ngày, và xác định các vị trí xảy ra của GRB.

Trong 5 - 7 năm gần đây, với vệ tinh Beppo-SAX của nước Ý có trang bị đêtectơ tia gamma và tia roentgen, các nhà thiên văn đưa ra kết luận rằng các vụ GRB xảy ra ở biên của vũ trụ với khoảng cách nhiều tỷ năm ánh sáng.

Nhiều nhà nghiên cứu đồng tình với kết luận trên vì nếu GRB xảy ra trong thiên hà (trong đó có Trái đất) và GRB hướng về Trái đất thì cuộc sống đã bị hủy diệt ở đây từ lâu rồi. Nhưng cũng có người có ý kiến rằng, biết đâu GRB đã xảy ra và điều đó từng dẫn đến sự tuyệt chủng của nhiều loài trên hành tinh chúng ta trong thời điểm nào đó xa xưa của Trái đất.

Bản chất và phân loại GRB

Cho đến nay hiện tượng GRB, về mặt thực nghiệm, đã được mô tả khá chi tiết. Bùng nổ tia gamma GRB trong vũ trụ xuất hiện trong một thời gian rất ngắn và một lượng khổng lồ tia gamma với năng lượng cực lớn phát ra bằng cả tổng năng lượng Mặt Trời phát ra trong 10 tỷ năm tồn tại.

GRB kéo dài trong khoảng thời gian từ vài milligiây (gọi là GRB ngắn) đến chừng vài phút (gọi là GRB dài). GRB thường kèm theo phát ra một số bức xạ tồn dư (afterglow) gồm có tia gamma và những bức xạ có bước sóng dài như tia X, tia cực tím UV, các tia ở vùng nhìn thấy, tia hồng ngoại IR và sóng radio.

Tuy vậy, bản chất hiện tượng bùng nổ gamma GRB vẫn còn là câu hỏi đối với ngành vật lý thiên văn hiện đại. Một loại giả thuyết cho rằng GRB có thể phát ra từ các vụ nổ rất mạnh làm xuất hiện lỗ đen. Một giả thuyết khác cho rằng GRB xuất hiện do va chạm của hai ngôi sao neutron. Cả hai quá trình này đều làm thoát năng lượng rất lớn.

Nhưng phần lớn các lý thuyết GRB đều dựa vào giả thiết thứ nhất về sự hình thành lỗ đen. Đây là điều dễ dàng được chấp nhận, do người ta đã biết rằng quá trình hình thành lỗ đen kèm theo quá trình trao đổi năng lượng mạnh nhất.

Ngoài sự phân loại các vụ phát nổ gamma theo thời gian kéo dài, mỗi vụ phát nổ GRB được ký hiệu như sau: Sau chữ GRB đến năm phát hiện (hai số cuối), tháng (hai con số) và ngày phát hiện (hai con số). Nếu trong ngày có nhiều chớp gamma được phát hiện thì kí hiệu thêm chữ cái A, B,... Ví dụ, GRB670702 là vụ nổ gamma được phát hiện vào ngày 2 tháng 7 năm 1967. Trong số các vụ nổ phát gamma được phát hiện, có hai vụ đáng chú ý sau đây.

GRB080916C là một vụ nổ gamma dài được ghi nhận vào ngày 16/9/2008. Vụ nổ xảy ra cách trái đất khoảng 12,2 tỉ năm ánh sáng và kéo dài khoảng 23 phút, có thể coi là một khoảng thời gian rất dài đối với một vụ nổ tia gamma. Theo ước tính, vụ nổ sinh ra một khoảng năng lượng tương đương 7.000 lần lượng năng lượng mặt trời sinh ra trong cả quá trình tồn tại của nó.

GRB 080319B là vụ nổ gamma ngắn được ghi ngày 19/3/2008, có thể nhìn thấy bằng mắt thường trong khoảng 30 giây. Vụ nổ này được biết đến như những vụ nổ kinh hoàng nhất trong vũ trụ. Vụ nổ xảy ra cách Trái Đất 7,5 triệu năm ánh sáng khiến nó trở thành vụ nổ xa nhất có thể chứng kiến bằng mắt thường. Vụ nổ có sức công phá tương đương sự phát nổ cùng một lúc của khoảng 10.000 lần lượng thuốc nổ TNT có khối lượng bằng Mặt Trời.

Mối đe dọa GRB đối với Trái đất?

Sự kiện thiên thạch “ghé thăm” và tàn phá nơi này nơi khác trên Trái đất không còn là chuyện hiếm nữa. Các nhà thiên văn đã thu thập nhiều tư liệu phong phú về tính chất và hậu quả của nhiều vụ tàn phá của thiên thạch trên thế giới.

Nhưng tư liệu về ảnh hưởng của các cơn cuồng phong do các vụ bùng nổ gamma GRB gây ra trên Trái đất chỉ mới được chú ý trong những năm gần đây.

Có những dấu hiệu chứng tỏ Trái đất đã từng hứng lấy "cái vẫy đuôi nhẹ" của con quái vật GRB này. Thời điểm xảy ra sự kiện này vào thế kỷ thứ 8 sau công nguyên và “thủ phạm” được cho là một vụ nổ gamma GRB loại ngắn.

Dấu hiệu để đi đến kết luận trên đây là số liệu thu thập về mức độ phóng xạ tăng cao trên toàn thế giới. Vì dòng gamma mạnh từ các vụ nổ GRB có tác dụng tạo ra các đồng vị phóng xạ như Cacbon-14 hay beryllium-10 khi bắn vào các vật thể như cây cối hay băng tuyết. Ở đây, kỹ thuật đo tuổi bằng phương pháp phóng xạ đã được sử dụng, tương tự phương pháp đã dùng phổ biến để xác định tuổi của vật cổ trong ngành khảo cổ học.

Kết quả theo dõi biến diễn hàm lượng phóng xạ theo thời gian trong các mẫu vật đã phát hiện sự tăng cao bất thường nằm vào khoảng những năm 774 và 775. Vào những năm này, hàm lượng đồng vị phóng xạ carbon-14  trong các cây cổ thụ ở Nhật bản đã tăng đến 20 lần và hàm lượng đồng vị beryllium-10 trong các tảng băng ở Nam Cực tăng đến 30% so với trung bình.

Thật là hú họa, ảnh hưởng của vụ đe dọa của GRB nói trên chưa quá nặng nề đối với Trái đất và loài người. Có thể, sức nổ của vụ phát nổ gamma yếu, hoặc Trái đất không nằm trên hướng phát gamma mạnh nhất từ tâm GRB.

Về lý thuyết, những vụ phát nổ GRB cực kỳ mạnh (như số liệu ở phần trên) và nếu vụ nổ không phát tán đồng đều thì các hành tinh nhỏ như Trái đất khi nằm trên hướng phát năng lượng của nó thì chỉ có thể …chờ bị hủy diệt.

May thay, khoảng cách từ Trái đất đến các tâm xảy ra GRB (phần lớn ớ các thiên hà quá xa, tính bằng hàng triệu, tỷ năm ánh sáng) và sác suất xảy ra các GRB cũng rất nhỏ (ước tính khoảng 1 vụ GRB xảy ra trong 100 triệu năm đối với mỗi thiên hà).

Và cũng nhờ đó, mạng sống của con người còn được to thêm trước mối đe dọa của các vụ phát nổ gamma GRB tử thần.