“Quái vật” nặng gấp 2 tỉ lần Mặt Trời hiện về từ nơi vũ trụ bắt đầu
Sự xuất hiện không mong đợi của “ quái vật” PJ308-21 trong dữ liệu của James Webb đã làm đảo lộn các lý thuyết vũ trụ học lâu đời.
Ánh sáng rực rỡ từ PJ308-21, một chuẩn tinh “quái vật”, đã “xuyên không” từ vùng quá khứ chưa đầy 1 tỉ năm sau Vụ nổ Big Bang, tức sự kiện khai sinh vũ trụ 13,8 tỉ năm trước.
Một tỉ năm hậu Big Bang là thời kỳ mang tên “Bình minh vũ trụ”, nơi các lý thuyết vũ trụ học lâu đời cho rằng là một vùng không gian đơn điệu với những thiên hà, lỗ đen bé nhỏ, đơn sơ vừa mới ra đời từ vùng hỗn mang.
Nhưng dòng thời gian đã bị đảo lộn bởi PJ308-21 nặng gấp 2 tỉ lần Mặt Trời.
Ảnh minh họa về một chuẩn tinh với 2 thiên hà nhỏ đang chuẩn bị sáp nhập với thiên hà của nó – Ảnh AI: ANH THƯ
Chuẩn tinh thật ra là một lỗ đen cải trang. Nó đang trong quá trình nuốt vật chất điên cuồng nên trông sáng như một vì tinh tú trên bầu trời.
Hình ảnh mà kính viễn vọng không gian mạnh nhất thế giới James Webb bắt được về PJ308-21 không phải của hiện tại. Bởi ánh sáng cần một độ trễ tương đương với khoảng cách để đi đến Trái Đất.
Trong trường hợp này, James Webb đã nhìn xa hàng tỉ năm nên ghi lại nguyên vẹn hình ảnh về vật thể này hàng tỉ năm trước, trong trạng thái và vị trí nó từng tồn tại trong quá khứ.
Trong khoảnh khắc về PJ308-21 mà kính viễn vọng ghi lại chuẩn tinh này đang tiếp tục lớn lên nhờ một vụ sáp nhập của thiên hà chứa nó và 2 thiên hà vệ tinh.
Video đang HOT
Hình ảnh về chuẩn tinh cổ đại trong dữ liệu James Webb – Ảnh: NASA
Sự hợp nhất của 2 thiên hà có khả năng cung cấp cho lỗ đen quái vật – chuẩn tinh này một lượng lớn khí và bụi, tạo điều kiện cho hố đen phát triển và tiếp tục cung cấp năng lượng cho PJ308-21.
Đáng ngạc nhiên hơn, cả chuẩn tinh và 2 thiên hà đang trên đường sáp nhập với thiên hà chứa chuẩn tinh đều đã ở mức độ tiến hóa cao, điều đáng lẽ chỉ có thể xảy ra hàng tỉ năm sau đó, chứ không phải khi vũ trụ còn “sơ sinh”.
Theo TS Roberto Decarli từ Viện Vật lý thiên văn Quốc gia Ý (INAF), tác giả chính, cho biết các vật thể trên vẫn đang trong quá trình phát triển cực kỳ hiệu quả và hỗn loạn nhờ vào môi trường thiên hà phong phú mà các nguồn này hình thành.
PJ308-21 giàu kim loại, còn khí và bụi xung quanh nó đang bị “quang ion hóa” – quá trình mà các hạt photon,cung cấp năng lượng mà các electron cần để thoát khỏi nguyên tử, tạo ra các ion tích điện.
Một trong những thiên hà đang hợp nhất với thiên hà chính PJ308-21 cũng giàu kim loại và vật chất của nó cũng đang được ion hóa một phần bởi bức xạ điện từ từ chuẩn tinh.
Quá trình quang ion hóa cũng đang diễn ra trong thiên hà vệ tinh thứ hai, nhưng được tạo ra bởi một đợt hình thành sao nhanh chóng.
Tất cả những quan sát nói trên – cũng như một số bằng chứng tương tự khác về những thiên hà hay lỗ đen quá lớn so với dự kiến trong vài tỉ năm đầu của vũ trụ – đều là bằng chứng rõ ràng cho thấy nhân loại có thể phải viết lại lịch sử của thời kỳ Bình minh vũ trụ.
Đó có thể không phải một thế giới sơ khai như niềm tin bấy lâu, mà là nơi các vật thể có thể từng phát triển nhanh chóng hơn ngày nay rất nhiều.
Và vũ trụ có thể đã không lớn lên theo những nấc thang đều đặn, mà cũng chập chùng và phức tạp như cách sự sống Trái Đất tiến hóa.
"Xuyên không" 13 tỉ năm, lỗ đen để lộ điều không thể giải thích
Nghiên cứu mới nhằm tìm hiểu bản chất về J1120 0641, một lỗ đen từ thời kỳ Bình minh vũ trụ, đã đem lại kết quả hoàn toàn sốc.
Một nghiên cứu vừa công bố trên tạp chí khoa học Nature Astronomy đã cố gắng "cân đo" trọng lượng của lỗ đen quái vật J1120 0641 và xác định nó nặng gấp 1 tỉ lần Mặt Trời của chúng ta.
Đó là kết quả khiến các nhà khoa học hoàn toàn bối rối.
J1120 0641 "ăn uống" dữ dội, đến nỗi phát sáng như một ngôi sao - Ảnh đồ họa: ESO
J1120 0641 là lỗ đen "xuyên không" từ thời đại gọi là "Bình minh vũ trụ", tức giai đoạn 1 tỉ năm đầu tiên sau Vụ nổ Big Bang khai sinh vũ trụ.
J1120 0641 đã xuất hiện dưới dạng một chuẩn tinh rực rỡ trong các phương tiện quan sát của người Trái Đất từ năm 2011.
Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã sử dụng siêu kính viễn vọng James Webb (bắt đầu hoạt động năm 2022) để quan sát rõ hơn vật thể bí ẩn này.
Nói J1120 0641 "xuyên không" là do ánh sáng tạo nên hình ảnh của một vật thể cần có độ trễ tương ứng khoảng cách để đi đến kính viễn vọng.
Nói cách khác, khi nhìn thấy thứ gì đó cách hàng tỉ năm ánh sáng, chúng ta đang nhìn vào thời điểm, vị trí ánh sáng đó phát ra từ hàng tỉ năm trước - tức nhìn thẳng vào quá khứ.
Điều này có nghĩa J1120 0641 đã đạt được kích thước khổng lồ như vậy vào thời điểm đó - chỉ 770 triệu năm hậu Big Bang, tức hơn 13 tỉ năm trước.
Theo các nguyên lý được chấp nhận rộng rãi trước đây, các lỗ đen sơ khai phải đơn sơ và bé nhỏ. Trải qua hàng tỉ năm, chúng mới có thể lớn dần lên qua thời gian dài nuốt vật chất, thậm chí nhiều lần hợp nhất, từ đó tạo ra những lỗ đen "siêu quái vật".
Một đại diện của các "siêu quái vật" Sagittarius A*, lỗ đen trung tâm của thiên hà Milky Way mà Trái Đất đang trú ngụ, nặng gần 4,3 triệu lần Mặt Trời.
Vì vậy, một vật thể nặng đến 1 tỉ Mặt Trời, xuất hiện khi vũ trụ mới 770 triệu t.uổi, trở thành điều không thể giải thích.
Có thể lỗ đen trong vũ trụ sơ khai "háu ăn" hơn các lỗ đen quái vật hiện tại. Tuy nhiên, các lỗ đen chỉ có thể "ăn" với một tốc độ nhất định, được xác định bởi "giới hạn Eddington" tưởng chừng không thể phá vỡ trong vật lý học.
Vượt quá giới hạn này, vật liệu được nung nóng sẽ tỏa sáng rực rỡ, đến mức áp suất bức xạ sẽ vượt quá lực hấp dẫn, đẩy vật liệu ra xa và không để lại bất cứ thứ gì cho lỗ đen "ăn".
Thế nhưng, lỗ đen J1120 0641 đã phá vỡ giới hạn Eddington.
Nó có thể đi vào quá trình bồi tụ siêu Eddington, nơi chúng đẩy qua giới hạn này và ngốn càng nhiều vật chất càng tốt trước khi áp suất bức xạ phát huy tác dụng.
Đây là một trong những lời giải thích khả thi cho hố đen ở trung tâm của J1120 0641. Lời giải thích ấy sẽ buộc nhiều quy luật vật lý thiên văn phải thay đổi nếu như chúng ta tiếp tục tìm ra những thứ tương tự như thế trong vũ trụ sơ khai.
"Quái vật" giữa chòm sao Xử Nữ sống dậy: Lời cảnh báo? Hiện tượng vừa xảy ra với một thiên hà trong chòm sao Xử Nữ có thể cũng sẽ xảy ra với Sagittarius A*, "trái tim quái vật" của thiên hà chứa Trái Đất. Phát hiện về "quái vật sống dậy" bắt nguồn từ một quan sát hồi tháng 12-2019 về SDSS 1335 0728, một thiên hà nằm cách chúng ta 300 triệu năm...
