Một nhóm các nhà thiên văn quốc tế do SRON (Viện nghiên cứu Không gian Quốc gia Hà Lan) đứng đầu đã quan sát thấy một đợt phun trào vật chất đột ngột gần lỗ đen siêu nặng NGC 3783, với vận tốc lên tới 20% vận tốc ánh sáng. Trong chiến dịch quan sát kéo dài 10 ngày chủ yếu bằng kính thiên văn không gian XRISM, các nhà nghiên cứu đã chứng kiến quá trình hình thành và gia tốc của luồng vật chất này.
Thông thường, người ta cho rằng các đợt phun trào như vậy được cung cấp năng lượng bởi bức xạ rất mạnh, nhưng lần này nguyên nhân có khả năng nhất lại là một sự thay đổi đột ngột trong từ trường, tương tự những đợt bùng nổ trên Mặt Trời gây ra các vụ phun trào nhật hoa lớn.
Các lỗ đen siêu nặng từ lâu đã được biết tới là có phát xạ tia X biến thiên theo thời gian, nhưng đây là lần đầu tiên các nhà thiên văn quan sát rõ ràng một luồng vật chất vận tốc cao được gia tốc trong chính một đợt bùng sáng tia X. Sự kiện này được phát hiện trong chuỗi quan sát liên tục dài nhất mà XRISM thực hiện cho tới nay. Trong 10 ngày quan sát, các nhà khoa học ghi nhận những biến đổi về độ sáng ở dải tia X, đặc biệt là tia X mềm (tức tia X có tần số thấp, tương ứng với bước sóng khá dài, gần với dải tử ngoại). Những biến đổi này, bao gồm cả đợt bùng nổ kéo dài ba ngày, tự chúng không phải là điều bất thường đối với các lỗ đen siêu nặng.
Điểm khiến đợt bùng nổ này khác biệt là việc đồng thời quan sát được khí bị tống ra từ đĩa bồi tụ của lỗ đen - tức đĩa vật chất đang có quỹ đạo quanh lỗ đen. Khí bị hất ra với vận tốc cực cao, lên tới khoảng 60.000 km/s, tương đương 20% vận tốc ánh sáng.
Khối khí dường như xuất phát từ một vùng cách lỗ đen khoảng 50 lần kích thước của nó. Trong vùng hỗn loạn này, lực hấp dẫn và lực từ tác động lẫn nhau trong những điều kiện cực đoan. Các tác giả cho rằng vụ phun trào được gây ra bởi một quá trình gọi là tái kết nối từ trường - hiện tượng cấu trúc đường sức từ thay đổi đột ngột, giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ.
"Đây là một cơ hội hiếm có để nghiên cứu cơ chế phóng các luồng vật chất siêu nhanh", Liyi Gu, tác giả chính của nghiên cứu công bố trên Astronomy & Astrophysics, cho biết. "Dữ liệu gợi ý rằng quá trình gia tốc của luồng vật chất này được điều khiển bởi lực từ, tương tự các vụ phun trào nhật hoa lớn trên Mặt Trời."
Một vụ phun trào nhật hoa lớn xảy ra khi những khối plasma Mặt Trời nóng và có kích thước khổng lồ bị hất vào không gian. Lỗ đen siêu nặng cũng có thể tạo ra những vụ phun như vậy, chỉ khác là các vụ nổ này mạnh hơn khoảng 10 tỷ lần so với bất kỳ hiện tượng nào từng thấy trên Mặt Trời. Gu và cộng sự cho rằng sự kiện quan sát được quanh lỗ đen (cũng như các vụ phun trào trên Mặt Trời) được cung cấp năng lượng bởi những đợt bùng phát năng lượng từ trường đột ngột. Điều này trái với những giả thuyết phổ biến vốn cho rằng lỗ đen tống vật chất ra ngoài chủ yếu nhờ bức xạ cực mạnh hoặc nhiệt độ cực cao.
Những kết quả này mang lại góc nhìn mới về cách mà lỗ đen không chỉ hút vật chất vào, mà trong những điều kiện nhất định còn có thể "bắn ngược" vật chất trở lại không gian. Quá trình này thường được gọi là feedback (phản hồi). Nó có thể giữ vai trò quan trọng trong cách mà các thiên hà lớn lên và biến đổi theo thời gian, bằng cách tác động tới khí và sao xung quanh lỗ đen và góp phần định hình nên vũ trụ mà chúng ta quan sát ngày nay.
Khám phá này cũng cho thấy tầm quan trọng của việc phối hợp quốc tế trong nghiên cứu vũ trụ. Trong chiến dịch quan sát này, có tới bảy kính thiên văn không gian cùng lúc nhắm vào NGC 3783: XRISM giữ vai trò chính, và được bổ sung dữ liệu bởi XMM-Newton, NuSTAR, Hubble, Chandra, Swift và NICER.
Nguyễn Đình Nam
Theo Universetoday
