Sử dụng thiết bị MUSE thuộc kính thiên văn VLT của ESO đặt tại Chile, các nhà thiên văn học đã khám phá ra một ngôi sao trong cụm sao NGC 3201 có hành vi rất kỳ lạ. Nó dường như đang chuyển động quanh một lỗ đen có khối lượng khoảng 4 lần Mặt Trời.
Đây là lỗ đen khối lượng sao không hoạt động đầu tiên được tìm thấy trong một cụm sao cầu, và cũng là lỗ đen đầu tiên được phát hiện trực tiếp thông qua lực hấp dẫn của nó. Khám phá quan trọng này tác động tới hiểu biết của chúng ta về sự hình thành các cụm sao, lỗ đen và nguồn gốc của các sự kiện sóng hấp dẫn.
Cụm sao cầu là những cấu trúc dạng cầu có chứa hàng chục nghìn sao, chúng có mặt ở hầu hết các thiên hà và chuyển động quanh trung tâm của chúng. Chúng nằm trong số những hệ sao già nhất vũ trụ, hình thành từ giai đoạn đầu tiên của các thiên hà. Cho tới nay đã có hơn 150 cụm sao cầu được xác định trong thiên hà Milky Way của chúng ta.
Cụm NGC 3201 nằm ở hướng của chòm sao Vela (cánh buồm). Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một trong số các sao của cụm này có hành vi kì quái - nó dịch chuyển tiến và lùi ở vận tốc hàng trăm nghìn kilomet mỗi giờ với chu kỳ 167 ngày.
Tác giả chính của nghiên cứu là Benjamin Giesers ở Đại học Göttingen (Đức) đã bị cuốn hút bởi hành vi của ngôi sao này: "Nó đang chuyển động quanh một thứ gì đó hoàn toàn vô hình có khối lượng hơn 4 lần Mặt Trời - đó chỉ có thể là một lỗ đen! Đây là lỗ đen đầu tiên được tìm thấy trong một cụm sao cầu bằng cách quan sát trực tiếp lực hấp dẫn của nó."
Thiết bị MUSE cung cấp cho các nhà thiên văn học khả năng độc đáo để đo được chuyển động của hàng nghìn ngôi sao ở xa cùng một lúc. Với phát hiện mới này, nhóm nghiên cứu đã lần đầu tiên xác định được một lỗ đen không hoạt động ở trung tâm một cụm sao cầu - nói dễ hiểu, nó là một lỗ đen hiện không nuốt vật chất và không được bao quanh bởi một đĩa khí (các lỗ đen thường được phát hiện nhờ quan sát đĩa khí hoặc việc lỗ đen nuốt vật chất từ sao đồng hành). Họ có thể ước tính được khối lượng của lỗ đen thông qua chuyển động của ngôi sao đồng hành dưới tác dụng của lực hấp dẫn khổng lồ mà lỗ đen gây ra.
Từ những chi tiết đã quan sát được, ngôi sao có biểu hiện lỳ lạ này có khối lượng khoảng 0,8 lần Mặt Trời, còn khối lượng của đồng hành bí ẩn kia là khoảng 4,36 lần khối lượng Mặt Trời - một khối lượng đủ để gần như chắc chắn nó là một lỗ đen.
Những phát hiện gần đây về các nguồn vô tuyến và tia X trong các cụm sao cầu, cũng như việc phát hiện ra sóng hấp dẫn gây ra bởi sáp nhập của hai lỗ đen khối lượng sao hồi 2016 gợi ý rằng những lỗ đen tương đối nhỏ này có thể phổ biến ở các cụm sao cầu hơn so với những gì mà các nhà khoa hoc nghĩ trước đây.
Giesers kết luận: "Cho tới gần đây, chúng ta vẫn cho rằng hầu hết các lỗ đen đều phải biến mất khỏi các cụm sao cầu chỉ sau một thời gian ngắn và vì thế những hệ như thế này thậm chí không tồn tại. Nhưng rõ ràng là trường hợp này thì khác - khám phá của chúng tôi là ghi nhận trực tiếp đầu tiên về hiệu ứng hấp dẫn của một lỗ đen khối lượng sao trong một cụm sao cầu. Phát hiện này giúp mang lại nhiểu hiểu biết hơn về sự hình thành các cụm sao cầu và tiến hóa của các lỗ đen trong các hệ kép - một điều quan trọng trong việc hiểu thêm về các nguồn sóng hấp dẫn."
Bryan
Theo ESO
