Hố đen 'siêu lớn' hóa ra nhỏ hơn gấp 10 lần

11 giờ trướcBài gốc

Nếu bạn sợ hãi khi nghĩ đến một hố đen siêu lớn, một nghiên cứu mới có thể giúp bạn phần nào. Các nhà khoa học cho biết những thiên hà khổng lồ này có thể không thực sự lớn như chúng ta nghĩ.

Nếu ý nghĩ về một hố đen siêu lớn khiến bạn sợ hãi, một nghiên cứu mới có thể mang lại phần nào an ủi. Các nhà khoa học cho biết những “gã khổng lồ thiên hà” này có thể không lớn như chúng ta tưởng.

Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Southampton sử dụng một công cụ mới mạnh mẽ để đo hố đen ở tâm một thiên hà non trẻ, cách Trái Đất khoảng 12 tỷ năm ánh sáng. Phân tích của họ cho thấy hố đen được gọi là “siêu khổng lồ” này thực ra nhỏ hơn dự đoán đến 10 lần.

Các nhà khoa học nói rằng các phương pháp đo trước đây để ước lượng khối lượng hố đen đã không dự báo chính xác khối lượng của những “khoảng trống” khổng lồ này. Điều đó đồng nghĩa các nhà thiên văn có thể đã đánh giá quá cao kích thước của những hố đen lớn nhất vũ trụ trong nhiều năm.

“Kết quả của chúng tôi gợi ý rằng các phương pháp cân những hố đen này được sử dụng trước đây đơn giản là không hoạt động đáng tin cậy trong vũ trụ sơ kỳ,” Giáo sư Seb Hoenig, đồng tác giả, cho biết. “Điều này có thể dẫn đến việc đánh giá lại các mô hình tiến hóa vũ trụ của chúng ta.”

Hố đen và nguồn gốc trong vũ trụ sơ kỳ

Hố đen là các vật thể hình thành từ sự sụp đổ của sao già, có mật độ lớn đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi trường hấp dẫn của chúng.

Các nhà khoa học tin rằng hố đen siêu lớn — những hố đen có khối lượng ít nhất gấp 100.000 lần Mặt Trời — đã hình thành rất sớm sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang).

Trong hàng tỷ năm tiếp theo, những hố đen sơ khai này lớn lên nhanh chóng bằng cách “ăn” khí và dần thu hút cả các thiên hà xung quanh. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn băn khoăn làm thế nào những hố đen siêu lớn có thể phát triển nhanh đến vậy trong thời gian ngắn ngay sau Big Bang.

“Chúng tôi đã tự hỏi bao năm qua làm sao có thể phát hiện những hố đen siêu lớn trưởng thành hoàn toàn trong các thiên hà rất trẻ ngay sau Big Bang. Chúng không nên có đủ thời gian để lớn đến mức đó,” Giáo sư Hoenig nói.

Các lỗ đen siêu lớn, như lỗ đen ở trung tâm thiên hà của chúng ta (hình ảnh), hình thành từ rất sớm trong lịch sử vũ trụ và đã phát triển đến kích thước khổng lồ. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu cho biết chúng ta đã đánh giá quá cao kích thước của chúng.

Phương pháp đo mới với GRAVITY+

Trong nghiên cứu mới, đăng trên tạp chí Astronomy and Astrophysics, Giáo sư Hoenig và các đồng tác giả lập luận rằng câu trả lời đơn giản là: hố đen siêu lớn thật ra không lớn như ta nghĩ.

Để đi tới kết luận này, nhóm tập trung vào một quasar cổ — một hố đen ở khoảng cách lớn và sáng chói như ngọn hải đăng từ bình minh vũ trụ. Họ đo nguồn sáng cổ này bằng một thiết bị mới mạnh mẽ tên là GRAVITY+.

“Tiến sĩ Taro Shimizu, của Viện Max–Planck về Vật lý Ngoài Trái Đất, nói với Daily Mail: ‘GRAVITY+ kết hợp ánh sáng từ bốn kính thiên văn lớn tại Đài quan sát Paranal, mô phỏng khả năng của một kính thiên văn khổng lồ 100 mét và cho phép đo rất chính xác chuyển động của khí nhanh ngay sát hố đen siêu khổng lồ. Bằng cách biết cả vị trí và vận tốc của khí, chúng ta có thể chính xác ‘cân’ hố đen.’”

Phân tích mới này cho thấy khối lượng của hố đen là khoảng 800 triệu lần khối lượng Mặt Trời — vẫn là một con số khổng lồ, nhưng nhỏ hơn 10 lần so với dự đoán trước đó.

Tiến sĩ Richard Davies, cũng từ Viện Max–Planck về Vật lý Ngoài Trái Đất, nói: “Các ước tính trước đây dựa trên các mối quan hệ đo cục bộ, có thể không áp dụng được trong vũ trụ sơ kỳ.”

Ông Davies cho biết các nhà nghiên cứu vẫn chưa rõ nguyên nhân, nhưng có thể do các hố đen phát ra nhiều ánh sáng hơn dự đoán, làm sai lệch ước lượng khối lượng.

Ngoài việc xác định khối lượng, các khí xoáy trong lõi thiên hà còn cho thấy hố đen này đang tiêu thụ khí với tốc độ nhanh hơn nhiều so với suy đoán. Cơn “ăn tươi” này tạo ra một luồng khí khổng lồ phun ra không gian theo cột với tốc độ khoảng 10.000 km/s.

Các nhà nghiên cứu cho rằng bức xạ dữ dội sinh ra từ luồng khí đó có thể đã đánh lừa các kính thiên văn khiến chúng nghĩ hố đen lớn hơn thực tế.

Nếu các hố đen siêu lớn khác ở vũ trụ sơ kỳ cũng nhỏ hơn so với dự đoán, điều này sẽ có hệ quả lớn đối với các lý thuyết về sự phát triển của vũ trụ.

“Điều này rất đáng chú ý, đặc biệt trong việc hiểu cách các thiên hà và hố đen phát triển và tiến hóa,” Tiến sĩ Davies bổ sung.