Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Turku ở Phần Lan đã phát hiện thấy trục quay của một lỗ đen trong một hệ kép nghiêng hơn 40 độ so với trục quỹ đạo (là đường thẳng đứng vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo của ngôi sao) của sao đồng hành. Phát hiện này thách thức các mô hình lý thuyết hiện tại về sự hình thành lỗ đen.
Quan sát này - do các nhà nghiên cứu từ Đài quan sát Tuorla ở Phần Lan thực hiện - được xem là phép đo đáng tin cậy đầu tiên về sự chênh lệch đáng kể giữa trục quay của một lỗ đen với trục quỹ đạo của một hệ kép. Sự chênh lệch giữa 2 trục này cũng từng được các nhà nghiên cứu đo được trong một hệ sao kép có tên là MAXI J1820 + 070 với độ nghiêng chênh lệch giữa 2 trục là hơn 40 độ.
Thông thường, trục quay của một thiên thể có khối lượng lớn nằm ở trung tâm sẽ gần như thẳng hàng với trục quỹ đạo của các vệ tinh của nó. Điều này đúng với Hệ Mặt Trời khi mà các hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời trên một mặt phẳng mà gần như trùng với mặt phẳng xích đạo của Mặt Trời. Trục quay của Mặt Trời nghiêng chỉ 7 độ so với trục quỹ đạo của Trái Đất.
Juri Poutanen - giáo sư ngành thiên văn học tại Đại học Turku và cũng là tác giả chính của nghiên cứu này cho biết: “Khả năng về sự thẳng hàng gần như tuyệt đối như vậy sẽ không xảy ra ở các thiên thể kỳ lạ như các hệ lỗ đen kép tia X (Là hệ gồm lỗ đen và một sao đồng hành. Tia X được phát ra khi mà vật chất từ sao đồng hành bị hút vào đĩa bồi tụ quanh lỗ đen). Các lỗ đen trong những hệ kép này được hình thành từ một vụ nổ sao mãnh liệt - sự sụp đổ của một sao khối lượng lớn. Bây giờ, chúng tôi đang nhìn thấy lỗ đen hút vật chất từ sao đồng hành có khối lượng nhẹ hơn chuyển động quanh nó gần đó. Chúng tôi thấy luồng bức xạ quang học và tia X sáng chói phát ra như là dấu hiệu cuối cùng mà dòng vật chất đang rơi vào lỗ đen cho thấy và chúng tôi cũng thấy luồng phát xạ vô tuyến từ các dòng vật chất bị ion hóa được phóng ra dưới dạng một chùm tia kéo dài mở rộng dọc theo trục quay của lỗ đen.”
Qua việc theo dõi những dòng vật chất này, các nhà nghiên cứu đã có thể xác định chính xác hướng trục quay của lỗ đen. Khi lượng khí từ sao đồng hành rơi vào lỗ đen bắt đầu giảm xuống sau đó thì hệ kép này trở nên mờ đi và phần lớn ánh sáng trong hệ là do sao đồng hành phát ra. Theo cách này, các nhà nghiên cứu đã có thể xác định được độ nghiêng quỹ đạo bằng kỹ thuật quang phổ, và độ nghiêng này gần như trùng khớp với độ nghiêng của các dòng vật chất được giải phóng ra từ lỗ đen.
Juri Poutanen cho biết: “Để xác định được hướng 3 chiều của quỹ đạo thì chúng ta cần biết thêm về góc vị trí của hệ này trên bầu trời (là góc lệch giữa cực bắc của thiên thể chính theo chiều ngược chiều kim đồng hồ tới vị trí của thiên thể thứ cấp; trong trường hợp này thì sao đồng hành là thiên thể thứ cấp và lỗ đen là thiên thể chính). Góc vị trí này được đo bằng kỹ thuật phân cực.”
Các kết quả được công bố trên Science đã mở ra nhiều triển vọng thú vị cho các nghiên cứu về sự hình thành lỗ đen và sự tiến hóa của các hệ kép tương tự, chẳng hạn như sự lệch trục như vậy khó có thể xảy ra trong nhiều kịch bản hình thành lỗ đen và tiến hóa của hệ kép.
Poutanen cho biết: “Sự chênh lệch tới hơn 40 độ giữa trục quỹ đạo và trục quay của lỗ đen là điều hết sức đáng ngạc nhiên. Các nhà khoa học thường cho rằng sự chênh lệch này là rất nhỏ khi họ xây dựng mô hình hoạt động của các vật chất trong một không thời gian cong quanh một lỗ đen. Các mô hình hiện tại đã thực sự phức tạp và bây giờ những phát hiện mới buộc chúng tôi phải thêm một chiều hướng mới cho chúng.”
Phát hiện quan trọng này được thực hiện bằng việc sử dụng thiết bị đo phân cực được chế tạo nội bộ là DIPol-UF (Double Image Polarimeter – Ultra Fast) gắn trên Kính thiên văn Quang học Bắc u thuộc sở hữu của Đại học Turku cùng với Đại học Aarhus ở Đan Mạch.
Hồng Anh
Theo Phys.org
