Các nhà thiên văn học tại Đài quan sát McDonald của Đại học Texas (UT) ở Austin đã khám phá ra một lỗ đen lớn khác thường ở trung tâm của một trong những thiên hà vệ tinh của Milky Way: thiên hà Leo I. Lỗ đen này có khối lượng lớn gần bằng lỗ đen ở thiên hà chúng ta. Việc đó có thể khiến định hình lại hiểu biết của chúng ta về cách mà các thiên hà - những khối kiến tạo của vũ trụ - tiến hóa.
Nghiên cứu này đã được công bố trên The Astrophysical Journal.
Nhóm nghiên cứu đã quyết định tìm hiểu Leo I vì sự đặc biệt của nó. Khác với hầu hết các thiên hà lùn đang chuyển động quanh Milky Way, Leo I không chứa nhiều vật chất tối. Các nhà nghiên cứu đã đo lượng vật chất tối trong thiên hà này và sự thay đổi mật độ của nó từ rìa vào tới trung tâm thiên hà. Phép đo này được thực hiện thông qua việc đo lực hấp dẫn của các ngôi sao: các sao càng chuyển động nhanh thì càng có nghĩa là có nhiều vật chất bao phủ đường đi của chúng. Cụ thể, nhóm nghiên cứu muốn biết liệu mật độ vật chất tối có tăng lên khi đi về phía trung tâm thiên hà hay không. Họ cũng muốn biết liệu phép đo của mình có khớp với dữ liệu trước đó do các kính thiên văn khác thực hiện và với dữ liệu trên các mô hình máy tính hay không.
Nghiên cứu này được đứng đầu bởi María José Bustamante - một tiến sĩ đã tốt nghiệp ở UT, với sự tham gia của các nhà thiên văn khác thuộc UT là Eva Noyola, Karl Gebhardt và Greg Zeimann, cùng các đồng nghiệp từ Viện Vật lý ngoài Trái Đất Max Panck (MPE) ở Đức.
Các quan sát của họ được thực hiện bởi một thiết bị độc đáo tên là VIRUS-W gắn trên kính thiên văn Harlen J.Smith đường kính 2,7 mét thuộc Đài quan sát McDonald.
"Các mô hình đều cho biết bạn cần một lỗ đen ở trung tâm, bạn không thực sự cần có nhiều vật chất tối," Gebhardt nói. "Bạn có một thiên hà rất nhỏ đang rơi về phía Milky Way, và lỗ đen của nó lớn như của Milky Way. Tỷ lệ khối lượng rõ ràng là quá lớn. Milky Way lớn hơn hẳn, vậy mà lỗ đen của Leo I lại lớn tương đương." Đó là kết quá chưa từng có trước đây.
Các nhà nghiên cứu nói rằng kết quả này khác với những nghiên cứu trước đây về Leo I do sự kết hợp tốt hơn của dữ liệu quan sát với các mô phỏng máy tính. Vùng trung tâm đậm đặc của thiên hà gần như không được khám phá trong những nghiên cứu trước đây vốn có mục đích tập trung vào vận tốc của các sao riêng biệt. Nghiên cứu hiện tại cho thấy có sự sai lệch, cụ thể là một số vận tốc đã thu được trong quá khứ trên thực tế nhỏ hơn, và như vậy thì lượng vật chất bao quanh quỹ đạo của chúng cần phải nhỏ hơn.
Dữ liệu mới tập trung vào vùng trung tâm của thiên hà, nơi không có sự chênh lệch này. Ở đó, lượng vật chất được suy ra từ vận tốc của các sao tăng vọt lên.
Phát hiện này có thể làm rung chuyển hiểu biết của các nhà thiên văn về tiến hóa thiên hà, khi mà "không có giải thích nào cho kiểu lỗ đen này trong các thiên hà lùn dạng cầu," Bustamante nói.
"Nếu khối lượng của lỗ đen ở Leo I lớn như vậy, nó có thể giải thích cách mà các lỗ đen lớn lên trong các thiên hà lớn," Gebhardt nói. Đó là vì theo thời gian, các thiên hà nhỏ như Leo I sẽ rơi vào những thiên hà lớn hơn, lỗ đen của chúng hợp nhất với lỗ đen của thiên hà lớn hơn và tăng khối lượng cho chúng.
VIRUS-W được chế tạo bởi một nhóm thuộc MPE ở Đức. Nó là thiết bị duy nhất trên thế giới hiện nay có thể thực hiện những nghiên cứu dạng này về lỗ đen. Noyola nhấn mạnh rằng các thiên hà lùn có thể quan sát từ Nam bán cầu là những mục tiêu tốt cho nó, nhưng hiện không có kính thiên văn nào ở Nam bán cầu được trang bị thứ này. Tuy nhiên, Kính thiên văn Magellan Khổng lồ (GMT) đang được xây dựng ở Chile cũng được thiết kế để thực hiện những quan sát như vậy. UT Austin cũng là một đối tác sáng lập của GMT.
Bryan
Theo Phys.org
