Hé lộ hình ảnh hố đen siêu khổng lồ ở trung tâm thiên hà

Mở rộng dựa trên những hình ảnh đầu tiên về hố đen, các nhà khoa học trên thế giới hôm 26/4 đã công bố bức ảnh đầu tiên cho thấy các sự kiện dữ dội diễn ra xung quanh một trong những hiện tượng độc đáo nhất trong vũ trụ.

Hình ảnh đầu tiên về hố đen trung tâm thiên hà M87 và cột sáng của nó. Hình ảnh này được chụp bởi Các quan sát thu được bằng các kính viễn vọng GMVA, ALMA và kính viễn vọng Greenland. Ảnh: R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Theo hãng tin Reuters, những hình ảnh này được công bố trên tạp chí khoa học Nature. Bằng cách sử dụng 16 kính viễn vọng tại các địa điểm khác nhau trên Trái đất để tạo ra một đĩa quan sát có kích thước bằng một hành tinh, các nhà khoa học đã chụp lại được hình ảnh một hố đen siêu khổng lồ đang trong quá trình hoạt động.

Nằm ở trung tâm thiên hà Messier 87, hay M87 cách Trái Đất khoảng 54 triệu năm ánh sáng, hố đen này có khối lượng gấp 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt Trời của chúng ta. Một năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng đi được trong một năm, tương đương với 9.500 tỷ km.

Do sở hữu trọng lực mạnh tới nỗi ánh sáng cũng không thể thoát khỏi ảnh hưởng của nó, hố đen là một thực thể rất khó có thể quan sát được ngoài tự nhiên. Thay vào đó, các nhà khoa học chỉ có thể xác nhận sự tồn tại của nó thông qua ảnh hưởng tới môi trường xung quanh.

Những hình ảnh chụp hố đen khổng lồ ở trung tâm thiên hà M87 cũng có tính chất tương tự khi nó chỉ thể hiện bóng tối cùng một vòng vật chất sáng bao quanh hố đen. Nguyên nhân là do các vật chất tới từ bụi, đá và các hành tinh xung quanh bị hút vào hố đen trong khi môi trường trọng lực mạnh khiến các vật chất này cọ xát, nóng lên và phát sáng.

Trên thực tế, hầu hết các thiên hà lớn đều được xây dựng xung quanh các hố đen siêu khổng lồ. Một số hố đen không chỉ nuốt chửng các vật thể xung quanh mà còn giải phóng các cột hạt năng lượng cao kéo dài nhiều năm ánh sáng vào không gian, nhiều khi vượt ra ngoài chính thiên hà mà nó bắt nguồn.

Hình ảnh về hố đen tại trung tâm thiên hà M87 cũng cho thấy cơ chế tương tự. Tuy nhiên, hình ảnh này đặc biệt ở chỗ đây là lần đầu tiên toàn bộ hệ thống xung quanh hố đen được ghi lại trong ảnh. Nó cho thấy một vùng tối ở trung tâm, một vòng ánh sáng mờ bao xung quanh tựa như một chiếc bánh rán và một cột sáng tạo ra bởi plasma nóng. Plasma là trạng thái thứ 4 của vật chất sau các trạng thái rắn, lỏng, khí và nó là vật chất nóng đến mức một số hoặc tất cả các nguyên tử của nó bị phân tách thành các hạt hạ nguyên tử năng lượng cao.

Hình ảnh minh họa hố đen nằm ở trung tâm thiên hà M87. Ảnh: S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Nhận định về các hình ảnh này, nhà vật lý thiên văn Ru-Sen Lu thuộc Viện Khoa học Trung Quốc ở Thượng Hải và đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Hình ảnh này lần đầu tiên nhấn mạnh mối liên hệ giữa dòng bồi tụ (vật chất bị kéo vào bên trong) gần lỗ đen siêu khổng lồ ở trung tâm thiên hà và nguồn gốc của cột sáng”.

Trong khi đó, theo nhà vật lý thiên văn và đồng tác giả nghiên cứu Thomas Krichbaum từ Viện Radio Thiên văn học Max Planck tại Đức, nó giúp các nhà khoa học “hiểu rõ hơn về các quy luật vật lý phức tạp xung quanh các hố đen”. Cụ thể, chúng bao gồm cách cột sáng được phóng ra hay tăng tốc cũng như cách dòng vật chất đi vào lỗ đen và dòng vật chất đi ra có liên quan với nhau như thế nào.

Chia sẻ niềm vui của mình với Reuters, nhà vật lý thiên văn và đồng tác giả nghiên cứu Kazunori Akiyama thuộc Đài quan sát Haystack của Viện Công nghệ Massachusetts cho biết: “Đây là điều mà các nhà thiên văn học và vật lý thiên văn vẫn luôn muốn thấy trong hơn nửa thế kỷ qua”. Ông nhận định đây chính là “bình minh của một kỷ nguyên mới thú vị”.

Cả 3 nhà khoa học Lu, Krichbaum và Akiyama đều là thành viên của dự án Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện ( EHT) – một dự án hợp tác quốc tế bắt đầu từ năm 2012 với mục tiêu quan sát trực tiếp môi trường xung quanh hố đen. Cho tới hiện tại, dự án EHT đã cung cấp được nhiều hình ảnh của 2 lỗ đen siêu khổng lồ. Hình ảnh được công bố vào năm 2022 của dự án này là về Sagittarius A – hố đen siêu khổng lồ nằm ở trung tâm dải Ngân Hà.