Sự tồn tại của lượng lớn phân tử trong gió của các lỗ đen siêu nặng ở trung tâm các thiên hà đã làm đau đầu các thiên văn học kể từ khi chúng được phát hiện ra hơn một thập kỷ trước. Các phân tử này là những thứ lạnh nhất vũ trụ, trong khi lỗ đen là nơi xảy ra những hiện tượng dữ dội nhất, vì vậy tìm thấy các phân tử như vậy ở lỗ đen cũng giống như phát hiện ra băng trong lò lửa.
Các nhà thiên văn học đã thắc mắc rằng tại sao một thứ gì đó có thể tồn tại trong những dòng năng lượng dữ dội như vậy. Nhưng một lý thuyết mới được đề xuất bởi các nhà nghiên cứu ở Trung tâm Nghiên cứu và Khám phá Vật lý thiên văn liên ngành (CIERA) thuộc Đại học Northwestern (Mỹ) dự đoán rằng những phân tử này không hề sống sót mà thực tế là chúng mới hình thành ngay trong những cơn gió, với những đặc tính cho phép chúng thích ứng và phát triển trong môi trường khắc nghiệt đó.
Lý thuyết này là công trình của Alexander Richings. Ông đã phát triển một mô hình máy tính để lần đầu tiên mô tả chi tiết được các quá trình hóa học diễn ra trong khí liên sao khi chúng được gia tốc bởi bức xạ phát ra khi các lỗ đen siêu nặng lớn lên. Một đồng tác giả của nghiên cứu là Claude-André Faucher-Giguère - một giáo sư tham gia nghiên cứu về sự hình thành và tiến hóa của thiên hà.
"Khi một lỗ đen cuốn lấy khí từ thiên hà của nó, khí bị làm nóng tới nhiệt độ rất cao và phá hủy cấu trúc của các phân tử," Richings nói. "Bằng cách lập mô hình cấu trúc hóa học của phân tử trong các giả lập máy tính về gió lỗ đen, chúng tôi thấy rằng khí này sau đó có thể lạnh đi để hình thành các phân tử mới."
Lý thuyết này trả lời các câu hỏi đã được đặt ra trong những quan sát trước đây.
Năm 2015, các nhà thiên văn học xác nhận sự tồn tại của những dòng năng lượng mạnh mẽ phát ra từ lỗ đen siêu nặng ở trung tâm hầu hết các thiên hà. Những dòng này phá hủy mọi thứ trên đường đi của chúng, thổi tan những phân tử tham gia vào sự tạo thành các sao gần đó. Những cơn gió này cũng được cho là nguyên nhân dẫn tới sự tồn tại của các thiên hà elip "đỏ và chết" - nơi mà không có sao mới nào được tạo thành.
Tiếp đó, tới năm 2017, các nhà thiên văn học đã quan sát được những sao mới chuyển động nhanh hình thành trong những cơn gió này - việc mà trước đây họ cho rằng không thể xảy ra trong điều kiện khắc nghiệt của những cơn gió từ lỗ đen.
Các sao hình thành từ khí phân tử, vì vậy lý thuyết mới của Richings và Faucher-Giguère về sự hình thành phân tử như nêu trên có thể giúp giải thích cho sự hình thành của sao trong gió lỗ đen. Nó xác nhận những dự đoán trước đây về việc gió lỗ đen phá hủy mọi phân tử nhưng cũng đồng thời dự đoán sự hình thành của các phân tử mới - bao hồm hydro, carbon monoxide và nước.
Richings và Faucher-Giguère dự đoán rằng các phân tử mới hình thành trong gió lỗ đen này ấm hơn và phát ra bức xạ hồng ngoại mạnh hơn so với những phân tử tồn tại (và đã bị phá hủy) trước đó. Lý thuyết mới sẽ được kiểm chứng khi NASA đưa kính thiên văn không gian James Webb vào sử dụng trong năm 2019. Nếu lý thuyết này đúng, chiếc kính này sẽ có thể lập bản đồ các dòng năng lượng của lỗ đen với độ chính xác cao dựa vào bức xạ hồng ngoại thu được.
L.C
Theo Science Daily
