Một vài lỗ đen có kích thước nhỏ, một số khác lại có kích thước khổng lồ. Nhưng kì lạ hơn, trong cuộc chiến vũ trụ giữa những ngôi sao vô tội đi ngang qua và những lỗ đen tham ăn thì cho đến giờ các nhà khoa học mới lần đầu tiên tìm thấy một lỗ đen có kích thước trung bình.
Cụm sao 47 Tucanae, cách Trái Đất khoảng 13.000 đến 16.000 năm ánh sáng là một quả cấu trúc dạng cầu chứa đầy sao. Tại đây có hàng trăm ngàn ngôi sao nén chặt thành một khoảng rộng đến 120 năm ánh sáng. Chúng phát ra tia gamma, tia X và năng lượng dưới nhiều hình thức khác. Nhưng đến giờ vẫn chưa có lỗ đen nào được phát hiện tại đó. Vùng trung tâm có vẻ như là nơi dễ tìm thấy lỗ đen hơn cả, nhưng lại có rất ít sự kiện gián đoạn triều và mớ lộn xộn những ngôi sao khiến việc nhìn sâu vào phía trong để tìm kiếm lỗ đen trong đó trở nên khó khăn.
Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian đã sử dụng hai cách để tìm kiếm lỗ đen. Cách thứ nhất, họ quan sát tổng thể chuyển động của các sao và so sánh tốc độ quay của chúng với tốc độ sẽ có nếu có sự có mặt của một lỗ đen. Cách thứ hai là họ quan sát vị trí của các pulsar trong cụm sao cầu này.
Lỗ đen là những vật thể đặc nhất trong vũ trụ. Nhưng các sao neutron (bao gồm các pulsar) gần như đứng thứ hai. Chúng đều tạo thành từ một sự kiện giống nhau khi một ngôi sao khổng lồ trở thành supernova và lõi của nó sụp đổ (mặc dù một số cơ chế khác cũng có thể tạo ra lỗ đen).
Nếu các pulsar là những thiên thể lớn nhất trong cụm sao cầu, chúng có thể ở gần lõi hơn và hoạt động như một điểm tập trung chính của lực hấp dẫn. Nhưng thay vào đó, các pulsar lại rải rác xung quanh cụm sao hơn là tụ tập lại ở trung tâm.
Tất cả điều này cho thấy một lỗ đen có khối lượng gấp 2.200 lần Mặt Trời đang nằm ở trung tâm của 47 Tucanae. Dù vậy, đến giờ các nhà thiên văn học cũng chỉ tìm ra lỗ đen có khối lượng hoặc là dưới 100 lần khối lượng Mặt Trời hoặc là hơn 10.000 lần. Những lỗ đen có khối lượng trên 10.000 lần khối lượng Mặt Trời là những vật thể khổng lồ duy trì hoạt động của các thiên hà. Những lỗ đen có khối lượng trung bình được cho rằng là những hạt giống của lỗ đen siêu nặng vì khi lỗ đen nuốt một lỗ đen khác nhỏ hơn thì bản thân nó cũng tăng thêm khối lượng.
Những lỗ đen có kích thước trung bình có lẽ tạo thành từ nhiều ngôi sao trong một cụm sao bị sụp đổ. Theo đó, các lỗ đen kết hợp lại với nhau và tạo thành một lỗ đen lớn hơn. Chúng cũng có thể là lỗ đen có thêm khối lượng theo thời gian. Và thật vậy, cụm sao 47 Tucanae đã hơn 12 tỷ năm tuổi, thời gian này đủ để thu thập đủ vật chất. Ngoài ra, có một kịch bản nữa là trong khoảng thời gian ngắn sau vụ nổ Big Bang, những khu vực nhất định của vũ trụ đang giãn nở trở nên quá đặc, chúng có thể tạo nên những lỗ đen ngay sau sự kiện này.
Việc tìm kiếm nhiều hơn những lỗ đen có kích thước trung bình có thể rất khó. Lỗ đen, đặc biệt là những lỗ đen lớn thường dọn sạch những mảnh vỡ ở khu vực quanh chúng. Nhưng nếu một ngôi sao không may mắn đi ngang qua một lỗ đen như vậy, kết quả sự kiện này có thể được phát hiện bởi các nhà thiên văn học, cho phép họ có thể quan sát được lỗ đen trung bình.
Mỹ Linh
Theo Astronomy
