Các nhà thiên văn học đã khám phá ra một vật thể đầy bụi có màu đỏ, cách Trái Đất 13 tỷ năm ánh sáng mà nó có thể là lỗ đen siêu nặng sơ khai nhất từng được biết tới.
Vật thể cổ xưa này có những đặc điểm vừa giống những thiên hà đang tạo sao và những lỗ đen với đĩa bồi tụ rực sáng được biết tới với cái tên là quasar, theo nhóm tác giả của nghiên cứu mới được công bố vào ngày 13 tháng 4 trên tạp chí Nature. Được sinh ra chỉ sau 750 triệu năm tính từ sự kiện Big Bang, trong giai đoạn gọi là “bình minh vũ trụ”, vật thể này xuất hiện như một bằng chứng trực tiếp đầu tiên về sự tồn tại của một thiên hà lâu đời đang kết các bụi sao lại để tạo nền móng của một lỗ đen siêu nặng.
Những vật thể như thế này, được gọi là quasar đỏ chuyển tiếp, được dự đoán là đã tồn tại trong vũ trụ nguyên thủy, nhưng chúng chưa bao giờ được quan sát cho tới trước lúc này.
“Vật thể vừa được phát hiện là sự kết hợp của hai loại vật thể hiếm của vũ trụ, được gọi là thiên hà bụi bùng nổ tạo sao và quasar cực sáng," người dẫn đầu nghiên cứu là Seiji Fujimoto, nhà nghiên cứu sau Tiến sĩ của viện nghiên cứu Neils Bohr của đại học Copenhagen, cho biết. “Từ đó, nó cung cấp một cách mới để hiểu sâu hơn về sự phát triển đột ngột của những lỗ đen siêu nặng trong vũ trụ nguyên thủy”
Twinkle, twinkle, little quasar
Quasars (viết tắt của “quasi-stellar”, một số tài liệu tiếng Việt dịch là "chuẩn tinh") là những cật thể siêu sáng được cung cấp năng lượng bởi những lỗ đen siêu nặng tại vùng trung tâm của các thiên hà. Với khối lượng gấp hàng triệu đến hàng tỷ lần Mặt Trời của Trái Đất, những lỗ đen quái vật này hút tất cả những gì xung quanh chúng với tốc độ không tưởng. Khối khí bị cuốn vào những lỗ đen này nóng lên do ma sát, tạo nên những nguồn sáng chói có thể so sánh với ánh sáng từ ngôi sao. Những nghiên cứu trước đây đã khẳng định rằng những quasar đã tồn tại trong khoảng 700 triệu năm đầu tiên của vũ trụ, các tác giả của nghiên cứu đã viết; tuy nhiên, ta không thể biết chính xác bằng cách nào mà những vật thể siêu nặng này lại được hình thành sau Big Bang với tốc độ nhanh như vậy. Những mô phỏng đã gợi ý rằng hẳn đã có một vài pha chuyển tiếp đột ngột đã xuất hiện trong những thiên hà nhiều sao và khí bụi.
Các nhà lý thuyết đã đoán rằng những lỗ đen này đã trải qua một giai đoạn phát triển siêu tốc: Một vật thể nhỏ màu đỏ đầy bụi nổi bật trong một thiên hà đầy sao bị che khuất bởi đám khí bụi,” đồng tác giả của nghiên cứu Gabriel Brammer, phó giáo sư tại viện nghiên cứu Niels Bohr, đã nói trong một phát biểu.
Trong báo cáo mới của họ, các nhà nghiên cứu đã khẳng định rằng họ đã phát hiện được một trong những vật thể trung gian này – mang tên chính thức là GNz7q – trong khi đang nghiên cứu một thiên hà cổ đang trong quá trình tạo sao bằng kính thiên văn không gian Hubble.
Nhóm nghiên cứu đã bắt gặp được một thiên hà cổ đang ở giữa quá trình bùng nổ tạo sao, với tốc độ tạo sao có vẻ gấp 1600 lần so với tốc độ tạo sao của thiên hà Milky Way ngày nay. Tất cả những ngôi sao mới này sản sinh ra lượng nhiệt khổng lồ, đến mức có thể làm ấm các khối khí xung quanh của thiên hà và khiến chúng phát sáng đến bước sóng hồng ngoại. Thiên hà này trở nên nóng, nóng đến mức mà đám bụi của nó sáng hơn tất cả những vật thể từng được biết đến trong vũ trụ sơ khai, các nhà nghiên cứu nói.
Giữa đám bụi phát sáng đó, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một điểm sáng màu đỏ duy nhất - một điểm rất lớn và đặc được làm nổi bật bởi đám khí và bụi khổng lồ xung quanh nó. Độ sáng và màu sắc của chấm đỏ này trùng khớp hoàn hảo với hình dạng của một quasar chuyển tiếp đã được dự đoán.
“Những đặc tính được quan sát thống nhất hoàn hảo với các mô hình lý thuyết và cũng cho thấy rằng GNz7q là một ví dụ đầu tiên cho một giai đoạn chuyển tiếp, bùng nổ của những lỗ đen tại lõi của các thiên hà đầy bụi, tiền thân của những lỗ đen siêu nặng,” Brammer nói
Có lẽ nhóm nghiên cứu không phải tình cờ bắt gặp được vật thể bằng sự may mắn, mà họ dường như đã đợi nó được kính thiên văn bắt gặp trong một quá khứ rất xa, vào kỷ nguyên sớm nhất của vũ trụ. Kính James Webb được phóng ngày 25 tháng 12 năm 2021 sẽ có khả năng săn được những vật thể khó nhìn thấy này với độ phân giải cao hơn rất nhiều, các nhà nghiên cứu cho biết, hi vọng sẽ có thể bắt được thêm nhiều ánh sáng hơn tới từ kỷ nguyên sơ khai đầy bụi.
Duy Đông
Theo Livescience
