Giới khoa học sửng sốt trước hố đen phun tia X mạnh chưa từng thấy

2 ngày trướcBài gốc

Theo Live Science, phát hiện này đang khiến giới thiên văn học phải xem xét lại những hiểu biết căn bản về các thiên thể siêu khối lượng.

Hình minh họa về một vật thể kích hoạt một đợt bùng phát năng lượng gần một hố đen siêu lớn - Ảnh: ESA

Vào tháng 12.2019, một thiên hà có tên SDSS1335+0728, nằm trong chòm sao Xử Nữ, bất ngờ phát sáng mạnh mẽ sau thời gian dài yên ắng. Tâm điểm của hiện tượng này là một hố đen siêu lớn nằm ở trung tâm thiên hà - được các nhà thiên văn học gọi thân mật là “Ansky”.

Sau hàng triệu năm tồn tại trong trạng thái tĩnh, hố đen này đột ngột bước vào một giai đoạn hoạt động dữ dội, đánh dấu một bước ngoặt trong việc nghiên cứu hành vi của các lỗ đen.

Đặc biệt, kể từ tháng 2.2024, Ansky đã phát ra những đợt bùng nổ tia X định kỳ, được gọi là các vụ phun trào bán định kỳ (QPE). Tuy các QPE đã từng được ghi nhận ở những hố đen khác, nhưng mức độ năng lượng và thời gian phát xạ của Ansky khiến các nhà nghiên cứu bất ngờ: mỗi đợt bùng nổ kéo dài hơn 4 ngày và sáng gấp 10 lần so với QPE thông thường. Đáng chú ý, chúng giải phóng năng lượng lớn hơn tới 100 lần so với các vụ QPE từng biết, theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Astronomy ngày 11.4.

“Chúng tôi chưa từng thấy hố đen nào hoạt động như vậy. Đây là cơ hội hiếm hoi để quan sát trực tiếp hành vi của một hố đen đang chuyển từ trạng thái ngủ đông sang hoạt động”, tiến sĩ Lorena Hernandez-Garcia, tác giả chính của nghiên cứu và nhà thiên văn học tại Đại học Valparaiso (Chile), nhận định.

Quan sát từ mặt đất đến không gian

Ngay sau khi phát hiện Ansky có dấu hiệu hoạt động trở lại vào năm 2019, các nhà thiên văn học tại Đài quan sát Nam Âu đã sử dụng loạt kính thiên văn không gian, gồm Swift (NASA) và eROSITA để theo dõi diễn biến. Tuy nhiên, phải đến đầu năm 2024, nhóm nghiên cứu của Hernandez-Garcia mới ghi nhận được chuỗi QPE bất thường từ hố đen này bằng dữ liệu từ XMM-Newton và NICER, cùng các đài quan sát Chandra và Swift.

QPE là hiện tượng mà các hố đen phát ra tia X ở chu kỳ bán định kỳ, được cho là kết quả của sự tương tác giữa đĩa bồi tụ - vòng xoáy vật chất siêu nóng quay quanh hố đen - với một vật thể lân cận như sao lùn trắng hoặc thậm chí là một hố đen nhỏ hơn.

Nhưng QPE của Ansky không giống với bất kỳ hiện tượng nào từng thấy trước đây. “Nó mạnh mẽ, kéo dài và lặp lại, nhưng không đi kèm dấu hiệu nào của sự kiện nuốt sao - nguyên nhân thường gặp gây ra QPE ở các hố đen khác”, Hernandez-Garcia nói.

Ngoài ra, khác với các QPE thông thường thường kéo dài trong vài giờ, các vụ phun trào từ Ansky duy trì liên tục trong nhiều ngày. Đặc biệt, không có dấu hiệu nào cho thấy hố đen này vừa xé nát một ngôi sao để tạo ra lượng vật chất rơi vào đĩa bồi tụ - yếu tố được xem là cần thiết để kích hoạt QPE. Điều này buộc giới khoa học phải tìm kiếm các cơ chế mới để lý giải hiện tượng.

Một trong những giả thuyết được đưa ra là: vật thể gây xáo trộn có thể là một thiên thể nhỏ, có quỹ đạo bất ổn định quanh hố đen và liên tục tương tác với đĩa bồi tụ, tạo ra những cú sốc năng lượng định kỳ. Những va chạm như vậy sẽ sinh ra sóng xung kích đủ mạnh để giải phóng bức xạ tia X cực độ.

Một giả thuyết khác mang tính đột phá hơn là khả năng các QPE này liên quan đến sóng hấp dẫn - các gợn sóng trong kết cấu không-thời gian do sự tương tác của những vật thể siêu khối lượng gây ra. Nếu điều này đúng, sự kiện ở Ansky có thể cung cấp tiền đề quan trọng cho việc xác định sóng hấp dẫn bằng các thiết bị tương lai như sứ mệnh LISA (Laser Interferometer Space Antenna) của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), dự kiến phóng vào năm 2035.

Thay đổi cách hiểu về lỗ đen

Từ trước đến nay, các lỗ đen thường được mô tả như những thiên thể “ngủ yên” trừ khi có sự kiện nuốt vật chất lớn. Nhưng hành vi lặp đi lặp lại, mang tính chu kỳ và mạnh mẽ như ở Ansky cho thấy các lỗ đen có thể hoạt động theo những cách tinh vi hơn nhiều. Điều này mở ra một hướng đi mới cho nghiên cứu: theo dõi hành vi năng động của hố đen trong thời gian thực, thay vì chỉ nghiên cứu hậu quả sau cùng như các vụ nổ gamma hay sự kiện sụp đổ sao.

“Nghiên cứu này giúp chúng ta hiểu sâu hơn về sự tiến hóa của hố đen và cách chúng tương tác với môi trường xung quanh. Đây là một bước đệm quan trọng trong việc xác định khi nào và vì sao hố đen bắt đầu phát sáng”, Hernandez-Garcia chia sẻ.

Hiện nhóm của bà đang tiếp tục theo dõi Ansky bằng nhiều công cụ không gian và mặt đất nhằm xác định xem liệu hiện tượng QPE này có tiếp tục lặp lại hay không, và liệu có những mô hình tương tự ở các hố đen khác chưa từng được phát hiện.

Phát hiện về Ansky không chỉ làm dấy lên những câu hỏi mới về bản chất của các lỗ đen, mà còn cho thấy tầm quan trọng của việc giám sát dài hạn các thiên thể tưởng như "im lặng". Khi công nghệ quan sát ngày càng tiên tiến, khả năng phát hiện những hành vi kỳ lạ, bất thường trong vũ trụ sẽ ngày một tăng cao.

Hoàng Vũ

Nguồn Một Thế Giới : https://1thegioi.vn/gioi-khoa-hoc-sung-sot-truoc-ho-den-phun-tia-x-manh-chua-tung-thay-231661.html