Lần đầu tiên ghi lại hình ảnh tia vật chất phun ra từ 2 thiên hà va chạm
Các nhà nghiên cứu ghi lại hình ảnh đầu tiên về một luồng vật chất phun trào từ vụ va chạm giữa 2 thiên hà xoắn ốc.
Hình ảnh này cho thấy khi quá trinh hợp nhất giữa 2 thiên hà bước vào giai đoạn quan trọng, các hố đen ở lõi của chúng hoạt động tích cực hơn để giải phóng các tia vật chất với tốc độ gần với tốc độ của ánh sáng.
“Lần đầu tiên chúng tôi phát hiện 2 thiên hà chuẩn bị va chạm tạo ra tia vật chất non trẻ, sơ khai vừa mới bắt đầu sự sống của nó ở trung tâm của một trong các thiên hà”, Tiến sĩ Vaidehi Paliya tới từ Trung tâm nghiên cứu Deutsches Elektronen-Synchrotron (Đức) cho hay.
(Ảnh minh họa)
Ông Paliya và các đồng nghiệp phát hiện ra quá trình phát xạ tia gamma, dấu hiệu cho thấy sự xuất hiện của tia vật chất từ thiên hà TXS 2116077.
Theo nhóm nghiên cứu, phát hiện của họ cho thấy sự kiện va chạm giữa 2 thiên hà có thể cung cấp đủ vật chất để một hố đen siêu lớn chuyển sang trạng thái hoạt động. Các tia vật chất được phun ra từ đó chỉ là hệ quả của sự chuyển đổi trạng thái này.
Hầu hết mọi thiên hà trong vũ trụ đều có một hố đen siêu lớn của trung tâm, bao gồm Dải Ngân hà. Trong quá trình 2 thiên hà va chạm, có nhiều cơ hội để đẩy khí ga tới gần lõi.
“Rất khó để đán.h bật khí gas từ thiên hà và đẩy nó tới trung tâm. Cần cái gì đó làm rung chuyển thiên hà để đẩy phần khí tới lõi. Sự hợp nhất hoặc va chạm giữa các thiên hà là cách đơn giản nhất để làm điều này. Khi lượng khí gas đủ lớn, hố đen sẽ trở nên rất sáng và có thể phun ra các tia vật chất”, ông Marco Ajello, đồng tác giả nghiên cứu cho hay.
Thông thường, các tia vật chất sẽ phát ra ánh sáng mạnh tới mức chúng ta không thể quan sát được thiên hà đằng sau nó. Tuy nhiên, do tia vật chất phun ra trong trường hợp này khá yếu nên vẫn có thể quan sát được thiên hà nơi nó được sinh ra.
Siêu hố đen đang lớn rất nhanh, khoa học bó tay
Dù đã biết các siêu hố đen nặng hơn Mặt Trời hàng tỷ lần và nằm ở tâm của thiên hà, các nhà khoa học vẫn chưa rõ tại sao chúng lớn nhanh đến như vậy.
Theo ước tính, vũ trụ đã gần 14 tỷ năm tuổ.i. Các nghiên cứu cho thấy siêu hố đen tồn tại trong giai đoạn sơ khai, tức 800 triệu năm sau khi vũ trụ hình thành. Về lý thuyết, phải mất rất lâu để hố đen lớn lên, nhưng tại sao chúng lại tăng khối lượng nhanh đến thế?
Đây là câu hỏi thách thức sự hiểu biết của con người về các sự kiện không-thời gian (spacetime event). Ngày 27/3, nghiên cứu được đăng tải trên The Astrophysical Journal đã phần nào tìm ra câu trả lời.
Các siêu hố đen có thể đã hình thành 800 triệu năm sau vụ nổ Big Bang. Ảnh: NASA.
Lumen Boco, đồng tác giả nghiên cứu cho biết họ sử dụng mô hình lý thuyết để theo dõi sự hình thành và lớn lên trong giai đoạn đầu của các siêu hố đen. Kết quả cho thấy chúng phát triển nhanh chóng do sự hợp nhất của sao neutron và các hố đen nhỏ hơn.
Theo The Next Web, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra bằng chứng quan sát về sự lớn lên của siêu hố đen ở trung tâm thiên hà, cũng là nơi chúng hình thành trong giai đoạn đầu. Ở thời điểm đó, thiên hà có hàm lượng khí cao, tốc độ hình thành sao rất nhanh.
"Các ngôi sao lớn tồn tại trong thời gian ngắn rồi phát triển thành hố đen sao (stellar black hole)... Dù không lớn nhưng đa phần chúng được hình thành trong các thiên hà này", Andrea Lapi, cố vấn của Boco cho biết.
Khối khí dày xung quanh thiên hà có hiệu ứng ma sát động mạnh khiến các hố đen nhỏ bị hút đến vùng trung tâm. Chúng kết hợp với nhau tạo nên hạt giống (seed) góp phần hình thành siêu hố đen.
Thời gian lớn lên của siêu hố đen nhanh hơn rất nhiều so với lý thuyết cổ điển. Ảnh: NASA.
"Theo lý thuyết cổ điển, một siêu hố đen lớn lên tại tâm thiên hà sẽ thu nhận các vật chất xung quanh, chủ yếu là khí, tự nuôi chúng lớn dần rồi nuốt chửng.
Do đó, trong giai đoạn đầu khi khối lượng còn nhỏ, hố đen lớn rất chậm. Theo tính toán, để đạt khối lượng gấp hàng tỷ lần Mặt Trời, chúng sẽ cần khoảng thời gian lâu hơn tuổ.i của vũ trụ", Boco cho biết.
Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy sự phát triển lớn lên trong thực tế của siêu hố đen nhanh hơn rất nhiều. Theo đó, quá trình di chuyển và hợp nhất các hố đen sao có thể giúp hạt giống siêu hố đen đạt khối lượng gấp 10.000-100.000 lần Mặt Trời chỉ trong 50-100 triệu năm.
Nhóm nghiên cứu còn đưa ra kỹ thuật để các nhà thiên văn học kiểm chứng lý thuyết mà họ đưa ra. Sự kết hợp nhiều hố đen sao với hạt giống hố đen ở trung tâm thiên hà sẽ tạo ra sóng hấp dẫn có thể phát hiện bằng máy dò.
Cụ thể, các hệ thống như LIGO hay VIRGO có khả năng ghi nhận sóng hấp dẫn phát ra trong giai đoạn đầu của sự hình thành siêu hố đen. Bên cạnh đó, kính thiên văn Einstein trong tương lai không chỉ phát hiện sóng hấp dẫn mà còn có thể phân tích, mô tả chúng. Giao thoa kế không gian LISA dự kiến hoạt động năm 2034 sẽ phân tích giai đoạn kế tiếp của sự hình thành siêu hố đen.
Vật chất mạnh nhất trong vũ trụ Theo nghiên cứu trên tạp chí khoa học chuyên ngành (PRL) năm 2018, "nuclear pasta" là vật chất mạnh nhất trong vũ trụ, dày hơn bất cứ thứ gì trên Trái Đất.
Phúc Thịnh
Phát hiện "siêu sóng thần ma" mạnh nhất trong vũ trụ, có thể xé toạc các thiên hà Các nhà thiên văn học quốc tế phát hiện sóng phát xạ tạo ra năng lượng lớn gấp hàng triệu lần so với chớp gamma. Một trong những hiện tượng tàn khốc nhất vũ trụ vừa được Kính viễn vọng Hubble của NASA ghi lại: "siêu sóng thần" quasar ma quái xé toạc các thiên hà. Ảnh đồ họa mô tả một "siêu...