“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.
Video đang HOT
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 ánh sáng trong chòm sao Xử Nữ.
Thiên hà này trước đây khá lu mờ, đột nhiên bắt đầu tỏa sáng rực rỡ hơn bao giờ hết.
Lỗ đen quái vật vừa thức tỉnh, tỏa sáng rực rỡ - Ảnh đồ họa: ESO
Để hiểu lý do tại sao, các nhà thiên văn học đã sử dụng dữ liệu từ một số đài quan sát không gian và trên mặt đất để theo dõi độ sáng của thiên hà thay đổi như thế nào. Họ phát hiện ra bất ngờ lớn ở trung tâm thiên hà.
Ở tâm của các thiên hà là một lỗ đen quái vật, tức dạng lỗ đen siêu khối, siêu lớn, siêu mạnh.
Trước đây, lỗ đen của SDSS 1335 0728 được xác định là ngưng hoạt động từ lâu. Nhưng giờ đây, sau một thời gian quan sát, các nhà thiên văn học một lần nữa xếp nó vào nhóm có nhân thiên hà đang hoạt động (AGN).
Một số hiện tượng như vụ nổ siêu tân tinh hay sự kiện gián đoạn thủy triều có thể khiến các thiên hà đột ngột sáng lên. Nhưng những biến đổi độ sáng này thường chỉ kéo dài vài chục hoặc nhiều nhất là vài trăm ngày.
Nhưng TS Paula Sánchez Sáez từ Đài thiên văn Nam Âu (ESO) và các cộng sự nhận thấy ánh sáng thiên hà này vẫn ngày nay vẫn đang phát triển mạnh mẽ hơn, hơn 4 năm sau lần đầu tiên ánh sáng mạnh được "bật" lên.
So sánh dữ liệu trước và sau 12-2019, họ phát hiện ra rằng SDSS 1335 0728 hiện phát ra nhiều ánh sáng hơn ở các bước sóng tia cực tím, quang học và hồng ngoại. Thiên hà này cũng bắt đầu phát ra tia X vào tháng 2-2024.
Sử dụng nhiều mô hình để phân tích nguồn sáng đó, cuối cùng, chỉ có một câu trả lời hoàn toàn hợp lý: Đó là lỗ đen quái vật ở trung tâm thiên hà đã thức tỉnh.
Điều này có nghĩa là lỗ đen này bắt đầu nuốt vật chất dữ dội. Chính quá trình nuốt vật chất này đã khiến lỗ đen phát sáng.
Theo bài công bố trên tạp chí khoa học Astronomy & Astrophysics, đây là lần đầu tiên các nhà thiên văn học tìm được bằng chứng về sự thức tỉnh của một lỗ đen khổng lồ đã ngủ yên, trong thời gian thực.
Họ hy vọng các đài thiên văn mạnh mẽ khác trên Trái Đất sẽ giúp tìm kiếm các ví dụ tương tự.
Hiện tượng này cũng là lời cảnh báo về điều tương tự có thể xảy ra đối với Milky Way, tức Ngân Hà, là thiên hà chứa Trái Đất.
Ở trung tâm của Ngân Hà là Sagittarius A*, một lỗ đen quái vật cũng đang ngủ đông sau "tuổi trẻ" hoạt động mạnh mẽ.
Tất nhiên, chúng ta không nên quá lo lắng về việc con quái vật này sống dậy. Trái Đất chúng ta, cùng với cả hệ Mặt Trời chứa đựng nó, nằm ở tận rìa đĩa chính của thiên hà. Vì vậy, không có khả năng thế giới của chúng ta bị nuốt mất.
Lộ diện 3 vật thể ra đời từ "vùng hỗn mang" hậu Big Bang Siêu kính viễn vọng James Webb lần đầu tiên phơi bày hình ảnh "xuyên không" của 3 vật thể vũ trụ có niên đại lên tới 13,3-13,4 tỉ năm t.uổi. Theo Science Alert, các vật thể lạ lùng mà kính viễn vọng không gian mạnh nhất thế giới James Webb ghi lại là những thứ được hình thành từ "kỷ nguyên hỗn mang"...
