Các nhà vật lý thiên văn đã có một bước tiến lớn trong việc hiểu rõ hơn về sự hình thành của các lỗ đen siêu nặng. Sử dụng dữ liệu từ Hubble và hai kính thiên văn không gian khác, các nhà nghiên cứu Italia đã tìm ra bằng chứng tốt nhất từng có về những "hạt giống" đầu tiên của những thiên thể khổng lồ này.
Trong nhiều năm các nhà thiên văn học đã tranh luận về cách mà thế hệ lỗ đen siêu nặng sớm nhất đã hình thành một cách rất nhanh sau Big Bang. Tới nay, một nhóm nghiên cứu Italia đã xác định được hai đối tượng trong vũ trụ sớm có vẻ là khởi điểm của các lỗ đen siêu nặng sớm nhất. Chúng là hai ứng viên tốt nhất cho hạt giống ban đầu của lỗ đen siêu nặng từng được tìm thấy.
Nhóm nghiên cứu sử dụng các mô hình máy tính và áp dụng một phương pháp phân tích mới để xử lý dữ liệu từ đài quan sát Chandra X-ray của NASA, kính thiên văn không gian Spitzer của NASA và kính thiên văn không gian Hubble của NASA/ESA để tìm kiếm và xác định hai đối tượng này. Cả hai ứng viên hạt giống lỗ đen đều được quan sát vào thời điểm dưới 1 tỷ năm sau Big Bang và có khối lượng ban đầu khoảng 100.000 lần khối lượng Mặt Trời.
"Khám phá của chúng tôi, nếu được xác nhận, sẽ giải thích cách mà những lỗ đen quái vật này hình thành," Fabio Pacucci, tác giả chính của nghiên cứu cho biết.
Kết quả mới này giúp cho việc giải thích tại sao chúng ta có thể thấy các lỗ đen siêu nặng ở thời điểm dưới 1 tỷ năm sau Big Bang.
Có hai lý thuyết chính giải thích sự hình thành của các lỗ đen siêu nặng trong vũ trụ sớm. Một lý thuyết giả định rằng các hạt giống lỗ đen phát triển từ các lỗ đen có khối lượng khoảng 10 đến 100 lần khối lượng Mặt Trời, xuất phát từ sự sụp đổ của một sao nặng. Sau khi được tạo thành, lỗ đen lớn lên thông qua những vụ sáp nhập với các lỗ đen nhỏ và việc hút khí từ những thiên thể quanh nó. Tuy nhiên, những lỗ đen như thế cần phải lớn lên với một tốc độ khác thường để đạt được khối lượng của các lỗ đen siêu nặng đã được khám phá ra trong một tỷ năm đầu tiên của vũ trụ.
Phát hiện mới ủng hộ một kịch bản khác cho rằng có những hạt giống có khối lượng tối thiểu 100.000 lần khối lượng Mặt Trời đã hình thành trực tiếp tự sự sụp đổ hấp dẫn của các đám mây khí. Trong trường hợp này sự lớn lên của các lỗ đen được hậu thuẫn bởi một bước nhảy vọt ngay từ khởi đầu và do đó chúng lớn lên nhanh hơn.
Andrea Ferrara, một đồng tác giả của nghiên cứu nói: "Có rất nhiều tranh cãi về con đường phát triển của những lỗ đen này. Nghiên cứu của chúng tôi gợi ý rằng chúng ta đang tập trung được vào một câu trả lời, đó là các lỗ đen khởi đầu rất lớn và lớn lên với tốc độ bình thường thay vì khởi đầu nhỏ và lớn lên với tốc độ rất cao."
Một đồng tác giả khác là Andrea Grazian giải thích: "Các hạt giống lỗ đen cực khó để tìm được cũng như xác nhận chúng. Tuy nhiên, chúng tôi nghĩ rằng nghiên cứu này đã tìm ra hai ứng viên tốt nhất có thể."
Mặc dù cả hai ứng viên này đều phù hợp với dự đoán lý thuyết, các quan sát chi tiết hơn vẫn là cần thiết để xác định bản chất thực sự của chúng. Để hoàn toàn tách biệt được hai giả thuyết như đã nêu, việc tìm ra nhiều ứng viên hơn cũng là điều không thể thiếu.
Nhóm nghiên cứu dự định tiến hành các quan sát tiếp theo ở bước sóng tia X và hồng ngoại để kiểm tra xem liệu hai đối tượng này có thực sự có những tính chất được dự đoán của các hạt giống lỗ đen hay không. Các đài quan sát sắp được đưa vào hoạt động như kính thiên văn không gian James Webb của NASA/ESA/CSA và Kính thiên văn cực lớn của châu Âu chắc chắn sẽ đánh dấu một bước đột phá trong lĩnh vực này với việc xác định các lỗ đen nhỏ hơn và xa hơn.
Bryan
Theo Science Daily
