Những tín hiệu mới đây về sự rực sáng từ một thiên hà xa xôi đã khẳng định rằng hệ này được neo giữ bởi một cặp lỗ đen trong một vũ điệu hoang dại.
Những tia sáng bí ẩn trên bầu trời sáng hơn một nghìn tỷ Mặt Trời đó là ánh sáng phát ra từ hai lỗ đen cách xa nhau và quay quanh nhau. Các nhà thiên văn học đã khẳng định điều đó trong một quan sát mới đây, từ đó giải mã được điều bí ẩn đã kéo dài suốt hàng thập kỷ.
Một nghiên cứu mới đây cho thấy thiên hà OJ 287, nằm cách Trái Đất 5 tỷ năm ánh sáng, trong chòm sao Cancer, được neo giữ bởi hai lỗ đen, trong đó có một lỗ đen siêu nặng và 1 lỗ đen nhỏ hơn. Mặc dù hai lỗ đen này nhìn chỉ giống một dấu chấm trên bức ảnh từ kính thiên văn, nhưng chúng lại phát ra những loại tín hiệu điện từ khác nhau. Điều này giúp các nhà thiên văn học phân biệt được những đặc điểm riêng của chúng.
Thiên hà này được biết tới từ năm 1888, và từ lâu các nhà thiên văn học đã nghi ngờ rằng đây là một hệ kép với hai lỗ đen ở trung tâm trong nhiều thập kỷ. Thiên hà này có sự phát xạ thay đổi theo hai chu kì riêng biệt, một chu kỳ kéo dài 12 năm và chu kỳ còn lại kéo dài 55 năm, cho thấy rằng có hai loại chuyển động riêng biệt đang diễn ra - một là có một lỗ đen đang di chuyển trong quỹ đạo của một lỗ đen khác, hai là sự thay đổi phương của quỹ đạo đó.
Quan sát trong nhiều năm cho thấy những tia sáng xuất hiện khi một lỗ đen đi qua đĩa bồi tụ - vòng cuốn khổng lồ của vật chất quanh các lỗ đen siêu nặng - của lỗ đen kia, đốt nóng bụi và khí của đĩa và tạo ra những tia sáng có năng lượng tăng đột ngột trên phổ điện từ. Những tia sáng này còn sáng hơn cả một nghìn tỷ ngôi sao và kéo dài khoảng hai tuần. Hiện nay, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy hai tia sáng, chúng thậm chí còn mạnh hơn và tồn tại ngắn hơn nhiều từ hệ kép này. Điều này đã trực tiếp khẳng định được sự tồn tại của hai lỗ đen.
Từ những quan sát trong năm 2020-2021, nhóm các nhà nghiên cứu, dẫn đầu là nhà thiên văn học Staszek Zola từ Đại học Jagiellonian ở Krakow, Ba Lan, đã quan sát thấy một tia sáng với lượng ánh sáng tỏa ra nhiều gấp 100 lần so với toàn bộ cả một thiên hà. Tia sáng này chỉ kéo dài một ngày. Kính thiên văn Fermi của NASA cũng phát hiện ra một tia gamma thứ hai với độ ngắn tương tự. Quãng thời gian ngắn ngủi của những tia sáng này khiến chúng dễ bị bỏ sót trong suốt hàng thập kỷ.
“OJ 287 đã được chụp lại từ năm 1888 và được theo dõi kỹ càng từ năm 1970,” tác giả chính của nghiên cứu Mauri Valtonen thuộc Viện Nghiên cứu Cơ bản Tata ở Mumbai, Ấn Độ (Tata Institute of Fundamental Research), cho biết trong một công bố. “Chúng ta chỉ đơn giản là không may mắn. Chẳng có ai quan sát OJ 287 vào đúng những đêm nó có những hoạt động đột phá.”
Vậy thì điều gì đã xảy ra? Các nhà nghiên cứu tính toán rằng lỗ đen nhỏ hơn trong OJ 287 có khối lượng gấp khoảng 150 triệu lần khối lượng Mặt Trời của chúng ta. Tia sáng khổng lồ đầu tiên này xảy ra do đã nuốt chửng một lượng khí, dẫn đến một tia vật chất được hình thành và bắn ra khỏi lỗ đen nhỏ.
Ngay sau khi lỗ đen nhỏ đi qua đĩa bồi tụ của lỗ đen siêu nặng - nặng gấp 18 tỷ lần Mặt Trời - những tia vật chất tương tác với đĩa bồi tụ, tạo ra tia gamma và được phát hiện bởi kính thiên văn Fermi.
Kết hợp các điều trên lại, hai tia sáng này đã khẳng định được rằng OJ 287 phải là một hệ lỗ đen kép, trong đó thì vật thể nhỏ hơn đi xuyên qua đĩa khí của người hàng xóm lớn hơn một cách đều đặn.
Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ trong số tháng 6 của The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Báo cáo hàng tháng của Hội thiên văn học Hoàng gia - Anh).
Vũ Dũng
Theo Livescience
