Các nhà thiên văn học có thể đã phát hiện ra một cặp lỗ đen siêu nặng đang phát ra ánh sáng dữ dội và di chuyển xoắn vào nhau để chuẩn bị cho một vụ va chạm khổng lồ mà các tác động của nó có thể được cảm nhận trong thế kỷ tới.
Sử dụng dữ liệu quan sát từ kính thiên văn vô tuyến trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn đã nghiên cứu một thiên thể siêu sáng trước đây được cho là một blazar - lõi phát sáng của một thiên hà thường được cung cấp năng lượng bởi một lỗ đen - nằm cách Hệ Mặt Trời của chúng ta khoảng 500 triệu năm ánh sáng. Các quan sát đã tiết lộ một tia năng lượng ẩn, cho thấy thiên thể cực sáng này thực chất là hai lỗ đen đang trên bờ vực va chạm, có thể trong vòng chưa đầy 100 năm nữa.
“Chúng tôi kỳ vọng sẽ chỉ còn lại một lỗ đen (sau khi hợp nhất),” đồng tác giả nghiên cứu Silke Britzen, nhà thiên văn học tại Viện Max-Planck về Thiên văn Vô tuyến, nói với BBC Science Focus. “Tôi thực sự tò mò muốn quan sát xem ‘vũ điệu’ này sẽ tiếp tục như thế nào.”
Các phát hiện này được công bố vào ngày 27 tháng 3 trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Tìm thấy hai lỗ đen
Blazar là một trong những đối tượng sáng nhất trong vũ trụ. Chúng được xếp vào loại nhân thiên hà hoạt động - vùng lõi đang tích tụ vật chất ở trung tâm các thiên hà, thường được cung cấp năng lượng bởi các lỗ đen siêu nặng - và thường phát ra các tia bức xạ năng lượng cao hướng về phía Trái Đất. Thông thường, một lỗ đen trung tâm là nguồn gốc của tia này, nhưng trong trường hợp của blazar trong thiên hà Markarian 501, có điều gì đó không hoàn toàn hợp lý.
Trong nhiều năm, các nhà thiên văn đã quan sát thấy các hướng khác nhau của tia này thông qua dữ liệu kính thiên văn vô tuyến, khiến việc xác định liệu lõi của nó thực sự có chứa một lỗ đen siêu nặng hay không trở nên khó khăn. Để trả lời câu hỏi này, các nhà nghiên cứu đã phân tích hơn 83 bộ dữ liệu từ Very Long Baseline Array, một mạng lưới quốc tế gồm 10 kính thiên văn vô tuyến.
Kết quả cho thấy, thay vì chỉ có một tia lớn, còn tồn tại một tia thứ hai quay ngược chiều kim đồng hồ quanh trung tâm của blazar. Nhóm nghiên cứu tin rằng mỗi tia này được cung cấp năng lượng bởi một lỗ đen siêu nặng, mỗi cái có khối lượng từ 100 triệu đến một tỷ lần khối lượng của Mặt Trời.
“Nhận ra rằng có một tia thứ hai thật sự tuyệt vời,” Britzen nói với BBC Science Focus. “Với tôi, điều đó giống như: hóa ra nó hoạt động như vậy sao? Tôi đã vô cùng kinh ngạc và choáng ngợp - và muốn nói cho mọi người biết những gì chúng tôi vừa phát hiện.”
Vào tháng 6 năm 2022, hai lỗ đen đã thẳng hàng hoàn hảo, khiến lực hấp dẫn của lỗ đen chính bẻ cong ánh sáng phát ra từ tia thứ hai thành một vòng tròn gần như hoàn hảo gọi là vòng Einstein. Nhờ hiện tượng gọi là thấu kính hấp dẫn - một dạng “kính lúp tự nhiên” do lực hấp dẫn mạnh tạo ra - phát hiện này cung cấp thêm bằng chứng rằng blazar này được cung cấp năng lượng bởi một cặp lỗ đen siêu nặng.
“Vì các tia này hướng về phía chúng ta, một vòng Einstein ủng hộ kịch bản này,” Britzen cho biết.
Hai lỗ đen được cho là quay quanh nhau theo chiều kim đồng hồ theo chu kỳ 121 ngày và cách nhau chỉ từ 250 đến 540 lần khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời, tức là tương đối gần theo thang đo thiên văn học. Theo thời gian, khoảng cách này sẽ thu hẹp cho đến khi hai thiên thể cuối cùng hợp nhất.
Các nhà nghiên cứu cho rằng khi hai lỗ đen này cuối cùng va chạm, chúng sẽ phát ra sóng hấp dẫn - những gợn sóng trong cấu trúc không-thời gian được tạo ra bởi những sự kiện mãnh liệt nhất trong vũ trụ - có thể mạnh hơn so với các vụ hợp nhất lỗ đen đã được nghiên cứu trước đây. Nếu đúng như vậy, các thiết bị phát hiện sóng hấp dẫn trên Trái Đất sẽ ghi nhận tín hiệu này, cung cấp những manh mối mới về đặc tính của cặp lỗ đen ban đầu.
Bryan
Theo Livescience
