Cộng đồng khoa học có thể tự tin khẳng định về sự tồn tại của các lỗ đen siêu nặng với khối lượng có thể tới hàng tỷ lần Mặt Trời, cũng như các lỗ đen khối lượng sao với khối lượng chỉ từ 5 đến 30 lần Mặt Trời. Nhưng sự tồn tại của các lỗ đen khối lượng trung bình (viết tắt là IMBH) với khối lượng nằm trong khoảng giữa của hai loại trên vẫn còn rất nhiều tranh cãi.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu ở Trung tâm khoa học không gian của Đại học New Hampshire đã vừa chứng kiến được một lỗ đen ở xa nuốt một ngôi sao gần nó và giải phóng ra tia X đặc trưng của riêng các lỗ đen khối lượng trung bình. Bằng chứng thú vị này đã được công bố ngày 18 tháng 6 vừa qua trên tạp chí Nature.
Việc tìm kiếm loại lỗ đen bí ẩn này không phải là chuyện mới, nhưng việc xác định được chúng đòi hỏi cả hai yếu tố phức tạp: thời điểm và địa điểm. Một trong số ít cách để xác định loại lỗ đen này là quan sát một sao bị xé rách bởi lực triều cực mạnh của lỗ đen. Hiện tượng này được gọi là sự gián đoạn triều, tạo ra sự bùng sáng bức xạ lớn và sáng. Nếu các nhà nghiên cứu quan sát được một sự kiện như vậy, họ có thể nghiên cứu sự bùng phát bức xạ và bắt đầu xác định các đặc điểm của lỗ đen.
"Chúng tôi cảm thấy rất may mắn khi phát hiện ra vật thể này với một lượng lớn dữ liệu chất lượng cao cho phép xác định khối lượng của lỗ đen và hiểu được bản chất của sự kiện ngoạn mục này," tác giả chính của nghiên cứu là Dacheng Lin cho biết. "Nghiên cứu sớm hơn, bao gồm cả của chúng tôi, cũng đã thấy những sự kiện tương tự, nhưng chúng lại được phát hiện quá muộn hoặc ở quá xa."
Nghiên cứu mới của họ sử dụng kết hợp vệ tinh Swift và Đài quan sát Chandra X-ray của NASA, cùng với Đài quan sát XMM-Newton của ESA để quan sát một vụ bùng sáng bức xạ lớn ở thiên hà 6dFGS gJ215022.2-055059 - một thiên hà cách chúng ta khoảng 740 triệu năm ánh sáng. Vụ bùng sáng đã hình thành trong một sự kiện gián đoạn triều khi một ngôi sao tới quá gần trung tâm của thiên hà và bị xé vụn bởi lực hấp dẫn cực mạnh của lỗ đen trung tâm.
Trong quá trình gián đoạn triều, một phần vật chất của ngôi sao được ném vào thiên hà, trong khi phần còn lại bị cuốn vào lỗ đen. Khi bị hấp thụ, vật chất nóng lên tới hàng triệu độ và tạo ra sự bùng sáng tia X đặc trưng. Nhiệt độ cực lớn của vụ bùng sáng khiến vật chất đạt tới độ chói cực đại cho phép các nhà thiên văn có thể quan sát và nghiên cứu chi tiết. Từ những quan sát, họ có thể xác định được rằng vụ gián đoan được gây ra bởi một lỗ đen có khối lượng khoảng 50 nghìn lần khối lượng Mặt Trời - bằng chứng trực tiếp đầu tiên về một lỗ đen khối lượng trung bình.
Mặc dù đã phải chờ đợi rất lâu với nhiều nỗ lực khó khăn để có được phát hiện này, các nhà khoa học tin rằng các lỗ đen khối lượng trung bình là phổ biến trong vũ trụ.
"Từ lý thuyết về sự hình thành thiên hà, chúng tôi trông đợi có nhiều lỗ đen khối lượng trung bình trong các cụm sao," Lin nói. "Nhưng có rất, rất ít trong số đó mà chúng ta đã biết, vì chúng yên ắng đến khó tin và rất khó để xác định được sự bùng bổ năng lượng vì sự chạm trán và xé nhỏ các sao xảy ra rất hiếm."
Vì những sự kiện gián đoạn triều hiếm như vậy, các nhà nghiên cứu cần quan sát đúng thời điểm và đúng nơi cần quan sát. Lin và nhóm của ông đã có được phát hiện này một cách may mắn, họ tin rằng hầu hết lỗ đen khối lượng trung bình vẫn đang ngủ yên, đợi đến thời điểm để nuốt một sao nào đó và khiến sự hiện diện của chúng được biết tới. Việc tiếp tục săn lùng sự tồn tại của chúng sẽ không chỉ mở rộng hiểu biết của chúng ta về lỗ đen mà còn về tiến hóa của các thiên hà và cấu trúc của vũ trụ.
Bryan
Theo Astronomy
Đọc thêm: Lỗ đen, lỗ trắng và lỗ sâu
