Bí ẩn hố đen 'quái vật' có khối lượng gấp 36 tỷ lần Mặt Trời

6 giờ trướcBài gốc

Theo các phép đo mới, thiên hà SDSS J1148+1930 chứa một “quái vật vũ trụ” có khối lượng xấp xỉ 36,3 tỷ lần khối lượng Mặt Trời, gần chạm tới giới hạn khối lượng tối đa mà một hố đen có thể đạt được trong thực tế. Để so sánh, hố đen ở trung tâm Dải Ngân hà của chúng ta chỉ nặng khoảng 4,3 triệu lần khối lượng Mặt Trời.

“Đây là 1 trong 10 hố đen có khối lượng lớn nhất từng được tìm thấy và rất có thể là lớn nhất", nhà vật lý thiên văn Thomas Collett thuộc Đại học Portsmouth thuộc Vương quốc Anh cho biết. Theo chuyên gia này: “Hầu hết các phép đo khối lượng hố đen khác đều gián tiếp và chứa nhiều sai số. Nhưng với phương pháp mới, chúng tôi có độ chính xác cao hơn nhiều".

Ảnh minh họa: NASA, ESA

Các hố đen siêu nặng, thường gấp khoảng 1 triệu lần khối lượng Mặt Trời, được cho là ẩn náu ở trung tâm mọi thiên hà trưởng thành, đóng vai trò như trục hấp dẫn chi phối chuyển động của toàn bộ thiên hà.

Về lý thuyết, không có giới hạn tuyệt đối cho khối lượng của một hố đen. Tuy nhiên, các yếu tố như tốc độ tăng trưởng cho thấy, trong 13,8 tỷ năm tuổi của vũ trụ, khối lượng tối đa mà một hố đen có thể đạt được vào khoảng 50 tỷ lần khối lượng Mặt Trời. Cách duy nhất để kiểm chứng giới hạn này là tìm ra những hố đen khổng lồ nhất.

Điều này dẫn các nhà khoa học tới một hiện tượng đặc biệt trên bầu trời Trái Đất mang tên “Móng ngựa vũ trụ”. Đây là một vệt sáng hình móng ngựa bao quanh một đốm sáng trung tâm, tạo thành do hiệu ứng thấu kính hấp dẫn - khi ánh sáng từ một thiên hà ở xa bị bẻ cong và khuếch đại bởi trường hấp dẫn của một thiên hà nằm ở vị trí trung gian.

Chúng ta có thể thu thập nhiều thông tin về các ngôi sao và thiên hà ở xa khi ánh sáng của chúng được khuếch đại theo cách này. Tuy nhiên, trong trường hợp này, nhờ thiên hà tiền cảnh mà nhóm các nhà thiên văn học do ông Carlos Melo-Carneiro thuộc Đại học Liên bang Rio Grande do Sul ở Brazil dẫn đầu đã phát hiện ra hố đen khổng lồ đầy kinh ngạc.

“Phát hiện này được thực hiện đối với một hố đen "ngủ yên", tức là không chủ động hút vật chất tại thời điểm quan sát. Việc nhận diện hoàn toàn dựa vào lực hấp dẫn khổng lồ của nó và tác động lên môi trường xung quanh", nhà nghiên cứu Melo-Carneiro nói.

Trong một hệ thấu kính hấp dẫn, mức độ bẻ cong ánh sáng phản ánh cường độ của trường hấp dẫn, vốn liên quan trực tiếp đến khối lượng của vật thể tiền cảnh vì khối lượng của các hố đen siêu nặng tỉ lệ thuận với khối lượng thiên hà chứa chúng. Đây là một phương pháp hiệu quả để tính toán khối lượng của hố đen nằm ở trung tâm thiên hà.

Một công cụ khác để xác định khối lượng của các hố đen yên tĩnh là phân tích động học sao, tức là cách các ngôi sao và vật chất khác xoay quanh chúng. Ví dụ, những quan sát dài hạn các quỹ đạo ở trung tâm Dải Ngân hà đã xác nhận sự tồn tại của hố đen tại đây và mang đến phương pháp đo khối lượng của nó.

“Móng ngựa vũ trụ” được phát hiện vào năm 2007. Những đợt quan sát định kỳ kể từ đó đã giúp các nhà nghiên cứu xác định chuyển động đang diễn ra tại trung tâm thiên hà tiền cảnh.

Đã từng có những hố đen nặng hơn được phát hiện, nhưng các phép đo này có độ chắc chắn thấp hơn. TON-618 là một ví dụ nổi tiếng. Khối lượng của nó ban đầu được ước tính gấp khoảng 66 tỷ lần khối lượng Mặt Trời nhưng đến năm 2019, con số này đã được điều chỉnh xuống còn khoảng 40 tỷ lần dựa trên phân tích động học thiên hà.

Điều khiến SDSS J1148+1930 trở nên đặc biệt là nó thuộc loại thiên hà hóa thạch - một thiên hà khổng lồ duy nhất vốn từng là một cụm thiên hà. Các nhà nghiên cứu cho rằng, theo thời gian, những thiên hà trong cụm - mỗi thiên hà đều có một hố đen siêu khối lượng ở trung tâm, đã hợp nhất và các hố đen này cuối cùng cũng nhập lại thành một hố đen khổng lồ duy nhất, nặng tới 36 tỷ lần khối lượng Mặt Trời.

Phát hiện này là một manh mối quan trọng giúp giải đáp một trong những câu hỏi lớn của vũ trụ. Đó là làm thế nào các hố đen siêu khối lượng có thể đạt tới kích thước khổng lồ như vậy.

Vũ Anh/VOV.VN (biên dịch) Theo: Science Alert

Nguồn VOV : https://vov.vn/the-gioi/cuoc-song-do-day/bi-an-ho-den-quai-vat-co-khoi-luong-gap-36-ty-lan-mat-troi-post1221786.vov