Lỗ đen là “cỗ máy thời gian”, vật thể hơn 13 tỉ tuổi lộ hình?

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp tận dụng lỗ đen để nghiên cứu các vật thể tưởng chừng không thể nắm bắt từ vũ trụ sơ khai.

Theo SciTech Daily, thứ mà các nhà khoa học muốn tìm kiếm thông qua lỗ đen là các vật thể giả thuyết Pop III, là thế hệ sao đầu tiên sinh ra trong vũ trụ.

Pop III được cho là xuất hiện chỉ vài trăm triệu năm hậu Big Bang, do đó trở thành “chiếc hộp thời gian” lưu giữ những gì thuộc về buổi bình minh của vũ trụ.

Sự kiện lỗ đen xé sao – Ảnh đồ họa: SCITECH DAILY

Những ngôi sao Pop III được cấu thành chỉ bởi hydro và heli, bởi vũ trụ lúc ban đầu cực kỳ nghèo nàn về mặt hóa học. Chúng cực kỳ nóng, có kích thước và khối lượng khổng lồ nhưng tồn tại rất ngắn.

Vì lẽ đó, các nhà khoa học gần như không có cơ hội để chạm tới loại sao lạ lùng này. Nhưng nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Đại học Hồng Kông (HKU – Trung Quốc) đã tìm ra “cỗ máy thời gian”.

Trong nghiên cứu mới, nhóm tác giả đã đề xuất rằng một ngôi sao Pop III có thể bị xé thành từng mảnh bởi lực thủy triều nếu nó đi lạc vào vùng lân cận của một lỗ đen khổng lồ.

Lực thủy triều là một lực tác động lên vật thể theo phương thẳng đứng từ một vật thể khác.

Trong trường hợp của lỗ đen, tác động sẽ nhanh, mạnh đến nỗi thay vì hút cả vật thể vào thì tạo ra giằng xé trong chớp mắt với chính quỹ đạo của ngôi sao, xé nó ra thành từng mảnh.

Pop III yểu mệnh, nhưng năng lượng từ nó thì cực cao. Lỗ đen ăn các mảnh vụn của loại sao này sẽ phát ra ngọn lửa rất sáng, có thể quan sát được bằng các kính thiên văn hồng ngoại thế hệ mới của NASA.

Nhờ vậy, các nhà khoa học có thể tìm hiểu về Pop III thông qua dạng ánh sáng này từ lỗ đen.

Nhóm tác giả cũng chỉ ra những ngọn lửa từ vụ xé sao cổ đại này sẽ phát sinh và phân rã trong một khoảng thời gian rất dài, khiến chúng khác biệt với ánh sáng từ cái chết của những ngôi sao kiểu Mặt Trời.

Các mô hình chỉ ra nguồn năng lượng này sẽ đủ mạnh để tạo ra ánh sáng hồng ngoại rực rỡ, xuyên qua vùng không – thời gian hàng tỉ năm.

Hai sứ mệnh hàng đầu của NASA là James Webb mới ra mắt vài năm trước và Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman sắp ra mắt có khả năng quan sát những phát xạ hồng ngoại như vậy từ những khoảng cách rất xa.

Phát xạ đó có thể đã biến mất rất lâu trong thời điểm hiện tại, nhưng ánh sáng có tốc độ nhất định nên cần một độ trễ tương ứng với khoảng cách tính bằng năm ánh sáng từ vị trí của vật thể đó – vào thời điểm ánh sáng phát ra – đến Trái Đất.

Do vậy, quan sát vùng không gian xa xôi bằng kính viễn vọng đồng nghĩa với nhìn vào hình ảnh quá khứ, khi bữa ăn của lỗ đen chưa kịp tiêu hóa hết.

Với những phát hiện này, thập kỷ tới sẽ mang lại tiềm năng đáng kể cho việc xác định những nguồn sáng thú vị này, giúp nhân loại hiểu về Pop III và làm sáng tỏ những bí ẩn về sự khởi đầu của vũ trụ.