Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế, dẫn đầu là Đại học Southampton, đã sử dụng các máy quay tiên tiến để tạo ra một đoạn phim có tốc độ khung hình cao về một hệ lỗ đen đang phát triển ở mức độ chi tiết nhất từ trước đến nay. Trong quá trình đó họ đã phát hiện ra manh mối mới để hiểu được môi trường xung quanh chân trời sự kiện của những vật thể bí ẩn này. Các nhà khoa học công bố công trình của họ trong một bài báo mới trên Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Báo cáo hàng tháng của Hội thiên văn học Hoàng gia).
Các lỗ đen có thể ăn mòn một ngôi sao gần đó và tạo ra các đĩa vật chất bồi tụ rộng lớn. Ở đây, ảnh hưởng từ lực hấp dẫn mạnh mẽ của lỗ đen và từ trường có thể khiến bức xạ phát ra từ toàn bộ hệ thống thay đổi nhanh chóng. Bức xạ này được phát hiện dưới ánh sáng khả kiến bằng thiết bị HiPERCAM gắn trên Kính thiên văn lớn Canarias (đặt tại La Palma, quần đảo Canary) và ở dải tia X nhờ đài quan sát NICER của NASA đặt trên trạm ISS.
Hệ lỗ đen được nghiên cứu có tên MAXI J1820 + 070 và được phát hiện lần đầu tiên vào đầu năm 2018. Nó chỉ cách chúng ta khoảng 10.000 năm ánh sáng, nằm trong thiên hà Milky Way. Nó có khối lượng gấp khoảng 7 lần Mặt Trời, co lại trong một không gian nhỏ hơn thành phố London. Việc nghiên cứu các hệ này thường rất khó khăn, vì khoảng cách của chúng khiến chúng quá mờ và quá nhỏ để nhìn thấy. Tuy nhiên, các thiết bị HiPERCAM và NICER cho phép các nhà nghiên cứu ghi lại “đoạn phim” mà ánh sáng từ hệ thay đổi với tốc độ hơn 300 khung hình mỗi giây, thu được những tia sáng “lách tách” và “lóe” lên dữ dội của tia X và ánh sáng khả kiến.
John Paice, một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Southampton và Trung tâm Thiên văn học và Vật lý thiên văn liên trường ở Ấn Độ là tác giả chính của nghiên cứu. Ông giải thích công việc này như sau: "Đoạn phim được làm bằng dữ liệu thực, nhưng chậm lại 1/10 tốc độ thực tế để cho phép các tia sáng nhanh nhất được phát hiện bằng mắt người. Chúng ta có thể thấy vật chất xung quanh lỗ đen quá sáng, hơn cả ngôi sao mà nó đang tiêu thụ và những tia nhấp nháy nhanh nhất chỉ tồn tại trong vài mili giây - đó là năng lượng của hơn một trăm Mặt Trời được phát ra chỉ trong chớp mắt!".
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng mức giảm của tia X đi kèm với sự gia tăng ánh sáng khả kiến (và ngược lại). Và những tia có thời gian ngắn nhất trong ánh sáng khả kiến xuất hiện chỉ trong một phần nhỏ của giây ngay sau tia X. Phát hiện này gián tiếp tiết lộ sự hiện diện của plasma trong đó các electron bị tước khỏi các nguyên tử, trong các cấu trúc nằm sâu trong vòng xoáy trọng lực của lỗ đen.
Đây không phải lần đầu tiên các nhà khoa học phát hiện ra điều này, trước đó, hai hệ lỗ đen khác cũng cho các quan sát tương tự nhưng không chi tiết được như lần quan sát này.
Một thành viên của nhóm nghiên cứu là Tiến sĩ Poshak Gandhi nhận xét về tầm quan trọng của những phát hiện này: "Thực tế là chúng ta đã thấy điều này trong ba hệ lỗ đen, qua đó củng cố ý tưởng rằng đó là một đặc điểm thống nhất của các lỗ đen đang phát triển. Nếu đúng vậy thì điều này nói với chúng ta cái gì đó cơ bản về cách mà plasma chảy ra xung quanh một lỗ đen hoạt động. Ý tưởng tốt nhất của chúng tôi là chỉ ra một kết nối sâu sắc giữa dòng vào và ra của plasma. Nhưng đây là những điều kiện vật chất cực hạn mà chúng ta không thể tái tạo trong phòng thí nghiệm ở Trái Đất, và chúng tôi không hiểu tại sao tự nhiên làm được điều này. Những dữ liệu này sẽ rất quan trọng trong việc dẫn đường theo đúng lý thuyết".
John Paice kết thúc với những suy nghĩ về triển vọng cho công việc như: "Vật lý thiên văn về các vấn đề thời gian là một lĩnh vực nghiên cứu đầy tiềm năng để khám phá, như nghiên cứu này cho thấy. Những hệ mới như J1820 MAXI + 070 được phát hiện hàng năm. Những máy ảnh hiện đại như HiPERCAM và NICER đang giúp chúng ta hiểu rõ hơn về những vật thể vũ trụ bí ẩn này tốt hơn bao giờ hết".
Minh Phương
Theo Space Daily
