Các nhà khoa học đã quan sát thấy một lỗ đen siêu nặng “tỉnh giấc” sau gần 100 triệu năm ngủ yên.
Lỗ đen này nằm ở trung tâm của một thiên hà khổng lồ đang phát ra sóng vô tuyến cực mạnh. Phân tích mới về các tín hiệu vô tuyến này cho thấy lỗ đen từng phun ra những luồng plasma khổng lồ kéo dài hàng trăm nghìn năm ánh sáng vào không gian, trước khi đột ngột ngừng hoạt động vào một thời điểm xa xưa trong quá khứ. Giờ đây, các luồng plasma đó đã hoạt động trở lại và đang tương tác một cách phức tạp, hỗn loạn với lớp khí siêu nóng xung quanh, theo nghiên cứu mới công bố.
“Giống như chứng kiến một ngọn núi lửa vũ trụ phun trào trở lại sau thời gian dài yên ắng, trừ việc ngọn núi lửa này đủ lớn để tạo ra những cấu trúc trải dài gần một triệu năm ánh sáng trong không gian,” Shobha Kumari, đồng tác giả nghiên cứu và là nhà thiên văn học tại Đại học Thành phố Midnapore, Ấn Độ, cho biết.
Trục trặc trong "động cơ" của thiên hà
Chỉ khoảng 10% đến 20% lỗ đen siêu nặng có các luồng vật chất phát sóng vô tuyến. Trong các thiên hà này, một đĩa quay gồm bụi và plasma xoáy quanh lỗ đen, đều đặn cung cấp cho nó một lượng lớn vật chất. Dòng vật chất rơi vào này tạo ra một trường từ rối rắm, có thể phóng một phần vật chất ra ngoài thành các luồng lớn. Những thay đổi trong đĩa có thể khiến các luồng sóng vô tuyến này bật tắt theo cách hiếm gặp.
Trong nghiên cứu mới, được công bố ngày 15 tháng 1 trên Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, các nhà nghiên cứu đã sử dụng hệ thống LOFAR, một mạng lưới kính thiên văn vô tuyến đặt chủ yếu tại Hà Lan, để tìm ra hơn 20 cụm thiên hà chứa các thiên hà vô tuyến có luồng vật chất có hình dạng bất thường. Họ tập trung vào một thiên hà như vậy, có tên là J1007+3540, với hình dạng đặc biệt kỳ lạ.
Lỗ đen đang hoạt động (nằm tại vùng đánh dấu “host galaxy”) cùng hai thùy sóng vô tuyến năng lượng cao của nó. Nguồn: LOFAR/Pan-STARRS/S. Kumari và cộng sự.
Thiên hà khổng lồ này có các thùy plasma lớn và khuếch tán, cho thấy hoạt động của các luồng phát cũ có niên đại khoảng 240 triệu năm. Nhưng bên trong các thùy đó, nhóm nghiên cứu phát hiện các luồng plasma nhỏ hơn và sáng hơn, chỉ khoảng 140 triệu năm tuổi. Điều này cho thấy nhân thiên hà hoạt động (AGN) nơi chứa lỗ đen siêu nặng của thiên hà đã “bật trở lại” sau một thời kỳ im lặng.
“Lớp chồng ngoạn mục giữa các luồng trẻ nằm bên trong các thùy già là dấu hiệu đặc trưng của một AGN có tính chu kỳ, một thiên hà có ‘động cơ trung tâm’ liên tục bật và tắt theo thang thời gian vũ trụ,” Kumari nói.
Không gian giữa các thiên hà trong cụm chứa J1007+3540 được lấp đầy bởi lớp khí siêu nóng gọi là môi trường nội cụm. Lớp khí này tương tác với các luồng sóng vô tuyến, làm cong và định hình chúng khi chúng mở rộng từ AGN. Một trong hai thùy cũ bị ép nghiêng và bị nén ngược về phía nguồn phát do áp lực từ môi trường xung quanh. Thùy còn lại có một chiếc đuôi dài và bị uốn cong, cho thấy môi trường nội cụm đang tương tác theo một cách khác với luồng phát này.
“J1007+3540 là một trong những ví dụ rõ ràng và ngoạn mục nhất về AGN chu kỳ có tương tác luồng-phức hợp, nơi mà lớp khí nóng xung quanh làm cong, nén và bóp méo các luồng phát,” Surajit Pal, đồng tác giả nghiên cứu và là nhà vật lý tại Trung tâm Khoa học Tự nhiên Manipal, Ấn Độ, cho biết.
Việc quan sát J1007+3540 sẽ giúp các nhà nghiên cứu xác định tần suất các AGN bật tắt, và cách các luồng vật chất cũ tương tác với môi trường xung quanh. Trong các nghiên cứu tiếp theo, nhóm dự kiến sẽ thu thập các quan sát có độ phân giải cao của thiên hà này để lập bản đồ cách các luồng phát lan truyền qua môi trường nội cụm.
Bryan
Theo Livescience
