Lỗ đen quái vật 13 tỉ năm tuổi đã “chạm đến” Trái Đất

Anh Thư07:26 20/01/2024

Kính viễn vọng không gian James Webb vừa tìm ra thứ được mệnh danh là “con quái vật cổ xưa nhất vũ trụ”.

Để chạm đến kính viễn vọng của người Trái Đất, các tín hiệu từ lỗ đen quái vật ở trung tâm thiên hà GN-z11 đã vượt qua vùng không – thời gian khổng lồ từ nơi quá khứ gần 13,4 tỉ năm về trước.

Nó là lỗ đen siêu khối lâu đời nhất từng được ghi nhận.

Lỗ đen quái vật cổ xưa nhất được phát hiện giữa thiên hà GN-z11 – Ảnh: NASA/ESA/CSA

Trong hình ảnh ngoạn mục vừa được ghi nhận, thiên hà GN-z11 đang lơ lửng ở vùng không gian chỉ 440 triệu năm sau vụ nổ Big Bang khai sinh vũ trụ.

Do ánh sáng đi từ một vật thể mất khoảng thời gian tương ứng với khoảng cách tính bằng năm ánh sáng của nó với Trái Đất, James Webb cho phép nhìn trực diện vào quá khứ.

Video đang HOT

Hiện tại, có thể thiên hà này và lỗ đen của nó đã trôi rất xa so với khoảng cách 13,4 tỉ năm ánh sáng của hình ảnh được nhìn thấy do sự giãn nở của vũ trụ, hoặc thậm chí “chết” từ lâu.

Nhưng chính việc bắt được nó ở trạng thái “sơ sinh” 13,4 tỉ năm trước đem lại kho báu cho giới thiên văn.

Theo nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature, phát hiện này có thể giúp tìm kiếm câu trả lời vì sao vũ trụ sơ khai lại có thể tồn tại những lỗ đen to lớn đến thế.

Trong thế giới hiện đại, các lỗ đen bắt nguồn từ cái chết của những ngôi sao lớn.

Ban đầu chúng chỉ là các lỗ đen khối lượng sao nhỏ bé, nhưng trải qua hàng tỉ năm ngấu nghiến khí và bụi, sáp nhập với các lỗ đen khác, một số sẽ trở thành lỗ đen siêu khối, thứ còn được gọi là lỗ đen quái vật vì độ to lớn và hung hãn.

Tuy nhiên, chỉ vài trăm triệu năm sau Big Bang là quãng thời gian quá ngắn để lỗ đen của GN-z11 đạt được trạng thái siêu khối như thể.

Theo GS Roberto Maiolino từ Đại học Cambridge, thành viên nhóm nghiên cứu, điều này cho thấy các lỗ đen cổ đại phải ra đời hoặc phát triển theo một con đường khác biệt.

Lời giải thích phổ biến là chúng hình thành trực tiếp từ các đám mây khí khổng lồ, tức vừa sinh ra đã là “quái vật”.

Nghiên cứu mới cũng cho rằng đám mây đủ tạo ra “trái tim” của thiên hà GN-z11 phải là một đám mây nguyên sơ, chưa được làm giàu bởi các nguyên tố nặng do các ngôi sao đầu tiên tạo ra. Đám mây đó cũng phải nặng bằng 10.000 – 1 triệu khối lượng Mặt Trời.

Để đám mây khổng lồ đó biến thành lỗ đen thay vì nguội đi quá nhanh và trở thành các ngôi sao lớn, cần một tác động mạnh như tia cực tím cực đoan từ một thiên hà hay lỗ đen lớn cần đó.

Tuy vậy, đây cũng chỉ mới là một kịch bản giả thuyết. Các nhà khoa học kỳ vọng James Webb sẽ giúp họ khám phá ra các con quái vật cổ đại tương tự để lấp đầy thêm những mảnh ghép còn thiếu về những thứ khó tin trong vũ trụ sơ khai.

Kính James Webb phát hiện lỗ đen 'háu đói' lâu đời nhất và xa nhất vũ trụ

Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) vừa quan sát được lỗ đen xa nhất và lâu đời nhất từng được phát hiện, cùng đặc tính "ăn thịt" cả thiên hà chủ quái lạ.

Lỗ đen này cư trú trong thiên hà cổ đại có tên khoa học là GN-z11, cách chúng ta 13,4 tỷ năm ánh sáng, xuất hiện khoảng 400 triệu năm sau Vụ nổ Big Bang. Bản thân lỗ đen này nặng gấp khoảng 6 triệu lần khối lượng Mặt trời, và nó đang hấp thụ vật chất từ thiên hà chủ của nó nhanh hơn gấp 5 lần, so với giới hạn bền vững được đề xuất theo lý thuyết lỗ đen siêu lớn hiện đại.

Một nhóm các nhà thiên văn học đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) để khám phá lỗ đen xa nhất, và lâu đời nhất từng được nhìn thấy, khi nó "ăn thịt" cả thiên hà chủ của mình. (Ảnh minh họa: Elena11/Shutterstock)

Roberto Maiolino, Trưởng nhóm Khoa Vật lý của Đại học Cambridge đã mô tả phát hiện này là "một bước nhảy vọt khổng lồ" đối với ngành khoa học lỗ đen. Maiolino cho biết trong một tuyên bố: "Vẫn còn nhiều điều bỏ ngỏ khi phát hiện ra một lỗ đen khổng lồ, ở xa và háu đói đến như vậy, vì vậy chúng tôi phải xem xét những cách mà lỗ đen này có thể hình thành".

Trước đây, các nhà khoa học hiện đã chỉ ra con đường chính mà lỗ đen có thể đạt đến trạng thái siêu lớn trong vũ trụ sơ khai. Chúng có thể bắt đầu từ cái gọi là hạt lỗ đen nhỏ, được tạo ra khi những ngôi sao lớn sụp đổ vào cuối vòng đời. Sau hàng triệu hoặc hàng tỷ năm, những đám mây khí lạnh và bụi khổng lồ sụp đổ vào bên trong hạt lỗ đen đó để tạo thành lỗ đen nặng với khối lượng gấp vài triệu lần khối lượng Mặt trời.

Qua hàng triệu hoặc hàng tỷ năm tiến hóa tiếp theo của vũ trụ, vật thể đó tiếp tục quá trình nuôi dưỡng và sáp nhập vật liệu, giúp lỗ đen nặng đó phát triển thành lỗ đen siêu lớn.

Tuy nhiên, lỗ đen mới được phát hiện này đang tích tụ vật chất lấy từ thiên hà chủ GN-z11 với tốc độ nhanh gấp 5 lần, so với giới hạn bền vững được đề xuất theo lý thuyết lỗ đen siêu lớn hiện đại. Hành vi lỗ đen siêu lớn ăn thịt thiên hà chủ có thể xảy ra trong vũ trụ, nhưng với số lượng hạn chế và hiếm khi được phát hiện.

Lỗ đen háu ăn này cũng có khả năng cản trở sự phát triển của thiên hà chủ, nó đang đẩy khí và bụi phân tử ra khỏi trung tâm thiên hà. Thực tế, những đám mây khí và bụi lạnh co lại tạo thành "vườn ươm" cho các ngôi sao mới hình thành, điều này có nghĩa lỗ đen háu đói đang "nghiền nát" quá trình hình thành sao, gián tiếp "giết chết" sự phát triển của thiên hà chủ cổ đại GN-z11.

Các chuyên gia nhận định, khám phá này có thể là một bước tiến lớn trong việc tìm hiểu, làm thế nào các lỗ đen siêu lớn có thể đạt khối lượng tương đương gấp hàng triệu, cho đến hàng tỷ lần khối lượng Mặt trời trong kỷ nguyên sơ khai của vũ trụ.

Đài thiên văn Úc bắt tín hiệu vô tuyến lạ từ chòm sao Đỗ Quyên Nơi phát ra tín hiệu vô tuyến bí ẩn là 47 Tucanae, một vật thể cổ đại mà bạn có thể nhìn thấy bằng mắt thường. ACTA, một mạng lưới kính viễn vọng vô tuyến vận hành bởi Tổ chức Nghiên cứu khoa học và công nghiệp khối thịnh vượng chung (CISRO - Úc), đã bắt được một tín hiệu vô tuyến cực...