Black Hole

Một bức ảnh từ chương trình mô phỏng máy tính ROMULUS cho thấy một thiên hà có khối lượng trung bình - vùng sáng trung tâm của nó là một lỗ đen siêu nặng, cùng với vị trí và vận tốc của các lỗ đen siêu nặng "lang thang" khác (những lỗ đen không ràng buộc với nhân thiên hà; 10kpc tương ứng với khoảng cách 31 ngàn năm ánh sáng). Các mô phỏng đã nghiên cứu sự tiến hóa và sự phong phú của các lỗ đen siêu nặng đang di chuyển lang thang; trong thời kỳ sơ khai của vũ trụ, phần lớn khối lượng của vũ trụ nằm trong các lỗ đen.

Mỗi thiên hà lớn được cho là chứa một lỗ đen siêu nặng (SMBH) tại trung tâm của nó. Khối lượng của lỗ đen đó tương ứng với khối lượng của vùng trong của thiên hà (cùng với một vài thuộc tính khác), có lẽ là bởi vì SMBH lớn lên và tiến hóa khi thiên hà lớn lên, thông qua sự hợp nhất với các thiên hà khác và hút vật chất từ môi trường liên thiên hà. Khi vật chất di chuyển tới trung tâm thiên hà và tích tụ tại SMBH, chúng tạo ra nhân thiên hà hoạt động (AGN); các luồng đi ra ngoài từ AGN sau đó đã ngăn cản sự hình thành của các sao trong thiên hà. Các mô phỏng vũ trụ hiện đại ngày nay đã nhất quán với nhau về các dấu vết hình thành sao và cùng với đó là sự lớn lên của SMBH trong các thiên hà từ thuở sơ khai của vũ trụ cho đến ngày nay cũng đã xác nhận những ý tưởng này.

Quá trình hợp nhất tự nhiên này dẫn đến kết quả là một số SMBH hơi lệch khỏi trung tâm của thiên hà đang phát triển. Con đường dẫn đến sự sáp nhập của các SMBH đơn lẻ thực sự phức tạp. Đôi khi một cặp SMBH đồng hành được hình thành từ ban đầu, sau đó dần hợp nhất thành một. Sóng hấp dẫn phát ra trong qua trình này đã xác định trước đây. Tuy nhiên sự sáp nhập này có thể bị ngăn cản hoặc làm gián đoạn – là một câu hỏi quan trọng cần được trả lời về sự tiến hóa của SMBH. Các mô phỏng vũ trụ mới của ROMULUS dự đoán rằng thậm chí sau một tỷ năm tiến hóa, một số SMBH không trở thành nhân thiên hà mà đi lang thang trong thiên hà.

Nhà thiên văn học của CfA là Angelo Ricarte đứng đầu một nhóm đồng nghiệp đã đưa ra mô tả những đặc điểm về các lỗ đen lang thang. Sử dụng các mô phỏng ROMULUS, nhóm nghiên cứu đã nhận thấy vũ trụ ngày nay (khoảng 13,7 tỉ năm tuổi sau Big Bang) có khoảng 10% khối lượng trong các lỗ đen nằm ở các lỗ đen lang thang. Tại thời kỳ khởi đầu của vũ trụ, hai tỷ năm sau Big Bang hoặc sớm hơn, sự xuất hiện của những kẻ lang thang này thậm chí còn đáng kể và chứa hầu hết khối lượng các lỗ đen. Thật vậy, các nhà khoa học đã tìm ra rằng trong những kỷ nguyên đầu tiên, những lỗ đen lang thang cũng tạo ra hầu hết khí đến từ quần thể SMBH. Một bài báo liên quan cho biết các nhà thiên văn đã khám phá ra các dấu hiệu này khi quan sát quần thể các SMBH lang thang.

Nghiên cứu được công bố tại Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Dương Lê Quang
Theo Phys.org