Việc tìm thấy một lỗ đen siêu nặng trong một thiên hà tương đối nhỏ có thể giúp các nhà thiên văn làm sáng tỏ bí ẩn xung quanh cách mà các lỗ đen lớn nhất này phát triển.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng đài quan sát tia X Chandra của NASA nhằm xác định xem liệu một lỗ đen có khối lượng gấp khoảng 200.000 lần Mặt Trời có bị chôn vùi trong khí và bụi của thiên hà Mrk 462 hay không.
Mrk 462 là một thiên hà lùn do nó chỉ chứa vài trăm triệu sao.Trong khi đó, thiên hà Milky Way của chúng ta chứa tới vài trăm tỷ sao. Đây là một trong những lần đầu tiên mà một lỗ đen siêu nặng bị chôn vùi nặng nề hoặc bị “che khuất” được tìm thấy trong một thiên hà lùn.
Người đứng đầu nghiên cứu là Jack Parker tới từ Đại học Dartmouth ở New Hampshire (Mỹ) cùng đồng nghiệp là Ryan Hickox cũng tới từ Dartmouth cho biết: “Lỗ đen nằm ở thiên hà Mrk 462 này là một trong những “quái vật” lỗ đen siêu nặng có kích thước nhỏ nhất. Những lỗ đen như vậy nổi tiếng là khó tìm thấy.”
Ở những thiên hà lớn hơn, các nhà thiên văn thường phát hiện ra sự có mặt của lỗ đen nhờ vào việc tìm kiếm chuyển động nhanh của các sao nằm ở trung tâm thiên hà. Tuy nhiên, các thiên hà lùn quá nhỏ và mờ nên hầu hết các thiết bị hiện nay không thể phát hiện ra điều này. Nhưng các nhà thiên văn đã sử dụng một kỹ thuật khác, đó là tìm kiếm dấu hiệu của các lỗ đen đang phát triển, chẳng hạn như dấu hiệu của luồng khí bị đốt nóng lên tới hàng triệu độ và phát sáng dưới dải bước sóng tia X khi luồng khí này rơi về phía một lỗ đen.
Các nhà nghiên cứu trong nghiên cứu này đã sử dụng đài quan sát Chandra để nghiên cứu 8 thiên hà lùn mà trước đó chúng đã tiết lộ manh mối về sự phát triển của lỗ đen từ dữ liệu quang học do Khảo sát Bầu trời Kỹ thuật số Sloan (viết tắt là SDSS) thu thập. Trong số 8 thiên hà đó, chỉ có Mrk 462 cho thấy dấu hiệu là tia X đang phát ra từ một lỗ đen đang phát triển.
Cường độ lớn bất thường của luồng tia X năng lượng cao so với luồng tia X năng lượng thấp, cùng việc đối chiếu dữ liệu ở các bước sóng khác đã chỉ ra rằng lỗ đen ở thiên hà Mrk 462 bị khí che khuất rất nhiều.
Hickox cho biết: “Do các lỗ đen bị chôn vùi còn khó phát hiện hơn các lỗ đen lộ thiên nên việc tìm thấy lỗ đen bị chôn vùi điển hình này đồng nghĩa với việc cũng có những lỗ đen tương tự ẩn mình trong rất nhiều thiên hà lùn hơn ngoài kia . Điều này rất quan trọng vì nó có thể giúp giải đáp cho một câu hỏi lớn trong vật lý thiên văn đó là: Làm thế nào mà những lỗ đen lại có kích cỡ lớn sớm như vậy trong vũ trụ?”
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng các lỗ đen có thể phát triển tới kích cỡ bằng một tỷ lần khối lượng Mặt Trời vào thời điểm vũ trụ chưa đầy một tỷ năm tuổi, một phần nhỏ so với tuổi hiện tại của nó. Có một ý kiến cho rằng những thiên thể khổng lồ này được tạo ra khi các sao khối lượng lớn sụp đổ thành những lỗ đen chỉ nặng bằng khoảng 100 lần Mặt Trời. Tuy nhiên, các công trình lý thuyết đang gặp khó khăn trong việc giải thích làm thế nào mà những lỗ đen được hình thành sau các vụ sụp đổ sao này có thể tập hợp khối lượng đủ nhanh để đạt được kích cỡ được thấy trong thời kỳ vũ trụ sơ khai.
Một lời giải thích khác cho điều này đó là vũ trụ sơ khai đã được khởi đầu bởi các lỗ đen có khối lượng bằng hàng chục nghìn Mặt Trời khi chúng được cho là hình thành từ sự sụp đổ của các đám mây khí và bụi khổng lồ.
Việc tìm thấy phần lớn các thiên hà lùn chứa những lỗ đen siêu nặng sẽ ủng hộ cho ý tưởng rằng các hạt lỗ đen nhỏ có nguồn gốc từ thế hệ sao sớm nhất đã phát triển nhanh chóng một cách đáng kinh ngạc để tạo thành một thiên thể có khối lượng gấp tỷ lần Mặt Trời trong thời kỳ vũ trụ sơ khai. Còn nếu chỉ tìm thấy một phần nhỏ thì sẽ thiên về ý tưởng là các lỗ đen có trọng lượng bằng hàng chục nghìn Mặt Trời đã khởi nguồn sự sống.
Những kỳ vọng này cần xem xét do các điều kiện cần thiết cho sự sụp đổ trực tiếp từ một đám mây khổng lồ thành một lỗ đen trung bình rất hiếm xảy ra, vì vậy không có khả năng là một phần lớn các thiên hà lùn sẽ chứa các lỗ đen siêu nặng. Mặt khác, các lỗ đen khối lượng sao được dự đoán là sẽ có mặt trong mọi thiên hà.
Parker cho biết: “Chúng tôi không thể đưa ra kết luận chắc chắn chỉ từ một lỗ đen điển hình nhưng kết quả này sẽ khuyến khích các cuộc tìm kiếm sâu rộng hơn về những lỗ đen bị chôn vùi trong các thiên hà lùn. Chúng tôi rất vui mừng về những gì mà chúng tôi có thể học hỏi được.”
Các kết quả này đã được lên kế hoạch trình bày tại cuộc họp lần thứ 239 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ (ASS) tại thành phố Salt Lake và là một phần của cuộc họp báo trực tuyến đã được tổ chức vào thứ Hai ngày 10 tháng 1 vừa qua.
Hồng Anh
Theo phys.org
