TTO - Ngày 23-11, các nhà nghiên cứu đã giải đáp bí ẩn về những hố đen khổng lồ, ngấu nghiến vật chất xung quanh và giải phóng các tia hạt năng lượng khổng lồ và sáng chói vào không gian.



Đài quan sát không gian Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) đo các tia từ ngân hà Markarian 501 - Ảnh: REUTERS


Sử dụng dữ liệu từ Đài quan sát không gian Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) được triển khai gần đây, các nhà nghiên cứu đã đưa ra lời giải thích về sự tồn tại của các hố đen.

Bạn đang xem: Lỗ đen siêu khối lượng

Hầu hết các thiên hà được hình thành xung quanh các lỗ đen khổng lồ. Đa phần các hố đentương đối hiền lành, giống như cái ở trung tâm Dải Ngân hà của Trái đất. Song một số lại rất hung dữ, ngấu nghiến vật chất xung quanh và giải phóng các tia hạt năng lượng khổng lồ và sáng chói vào không gian.

Theo Hãng tin Reuters, các nhà nghiên cứu giải thích các tia phát sáng bởi sóng xung kích di chuyển ở tốc độ siêu thanh ra khỏi hố đen đã nạp năng lượng cho các hạt hạ nguyên tử gọi là electron.

Họ đã nghiên cứu một vật thể kỳ lạ gọi là "blazar" ở trung tâm của Markarian 501, một thiên hà hình elip lớn nằm cách Trái đất khoảng 460 triệu năm ánh sáng theo hướng của chòm sao Hercules.

Blazar bao gồm các siêu hố đen có thể nuốt một đĩa chất khí và bụi và những tia vật chất chúng phóng ra với tốc độ ánh sáng. Nếu các tia vật chất này hướng thẳng về phía Trái đất, vật thể đó được xem là một blazar.

"Blazars là những vật thể sáng bền bỉ nhất trong vũ trụ chúng ta nhìn thấy. Chúng có nhiều năng lượng nhất. Chúng có những hố đen lớn nhất, đáng sợ nhất. Mọi thứ xảy ra xung quanh chúng đều rất hấp dẫn", nhà thiên văn học Yannis Liodakis thuộc Trung tâm Thiên văn học Phần Lan, tác giả chính của nghiên cứu này, cho biết.

Các nhà khoa học từ lâu đã tìm hiểu làm thế nào các tia phóng ra từ blazar lại có thể phát sáng kéo dài đến khoảng cách khoảng một triệu năm ánh sáng.

Ông Alan Marscher, nhà vật lý thiên văn và đồng tác giả nghiên cứu của Đại học Boston, cho biết: "Ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy xuất phát từ các tia đến từ các electron. Loại tia chúng ta quan sát thấy ở Markarian 501 chỉ có thể phát ra từ các electron năng lượng cực cao".

Động lực đằng sau đó là một hố đen, một vật thể cực kỳ dày đặc với lực hấp dẫn mạnh đến mức ánh sáng cũng không thể thoát ra được.

Hố đen siêu lớn ở trung tâm của Markarian 501 có khối lượng khoảng một tỉ lần khối lượng Mặt trời của chúng ta, và lớn hơn khoảng 200 lần so với khối lượng của Sagittarius A* - hố đen siêu nặng của Dải Ngân hà.


Ngôi sao bị xé toạc, lộ ra hố đen ẩn núp

TTO - Một loại lỗ đen hiếm gặp đã bị bắt gặp khi "ra tay" giết chết một ngôi sao.

Mở rộng dựa trên những hình ảnh đầu tiên về hố đen, các nhà khoa học trên thế giới hôm 26/4 đã công bố bức ảnh đầu tiên cho thấy các sự kiện dữ dội diễn ra xung quanh một trong những hiện tượng độc đáo nhất trong vũ trụ.

Theo hãng tin Reuters, những hình ảnh này được công bố trên tạp chí khoa học Nature. Bằng cách sử dụng 16 kính viễn vọng tại các địa điểm khác nhau trên Trái đất để tạo ra một đĩa quan sát có kích thước bằng một hành tinh, các nhà khoa học đã chụp lại được hình ảnh một hố đen siêu khổng lồ đang trong quá trình hoạt động.

Nằm ở trung tâm thiên hà Messier 87, hay M87 cách Trái Đất khoảng 54 triệu năm ánh sáng, hố đen này có khối lượng gấp 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt Trời của chúng ta. Một năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng đi được trong một năm, tương đương với 9.500 tỷ km.

Do sở hữu trọng lực mạnh tới nỗi ánh sáng cũng không thể thoát khỏi ảnh hưởng của nó, hố đen là một thực thể rất khó có thể quan sát được ngoài tự nhiên. Thay vào đó, các nhà khoa học chỉ có thể xác nhận sự tồn tại của nó thông qua ảnh hưởng tới môi trường xung quanh.

Những hình ảnh chụp hố đen khổng lồ ở trung tâm thiên hà M87 cũng có tính chất tương tự khi nó chỉ thể hiện bóng tối cùng một vòng vật chất sáng bao quanh hố đen. Nguyên nhân là do các vật chất tới từ bụi, đá và các hành tinh xung quanh bị hút vào hố đen trong khi môi trường trọng lực mạnh khiến các vật chất này cọ xát, nóng lên và phát sáng.

Trên thực tế, hầu hết các thiên hà lớn đều được xây dựng xung quanh các hố đen siêu khổng lồ. Một số hố đen không chỉ nuốt chửng các vật thể xung quanh mà còn giải phóng các cột hạt năng lượng cao kéo dài nhiều năm ánh sáng vào không gian, nhiều khi vượt ra ngoài chính thiên hà mà nó bắt nguồn.

Hình ảnh về hố đen tại trung tâm thiên hà M87 cũng cho thấy cơ chế tương tự. Tuy nhiên, hình ảnh này đặc biệt ở chỗ đây là lần đầu tiên toàn bộ hệ thống xung quanh hố đen được ghi lại trong ảnh. Nó cho thấy một vùng tối ở trung tâm, một vòng ánh sáng mờ bao xung quanh tựa như một chiếc bánh rán và một cột sáng tạo ra bởi plasma nóng. Plasma là trạng thái thứ 4 của vật chất sau các trạng thái rắn, lỏng, khí và nó là vật chất nóng đến mức một số hoặc tất cả các nguyên tử của nó bị phân tách thành các hạt hạ nguyên tử năng lượng cao.


*

Hình ảnh minh họa hố đen nằm ở trung tâm thiên hà M87. Ảnh: S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Nhận định về các hình ảnh này, nhà vật lý thiên văn Ru-Sen Lu thuộc Viện Khoa học Trung Quốc ở Thượng Hải và đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Hình ảnh này lần đầu tiên nhấn mạnh mối liên hệ giữa dòng bồi tụ (vật chất bị kéo vào bên trong) gần lỗ đen siêu khổng lồ ở trung tâm thiên hà và nguồn gốc của cột sáng”.

Trong khi đó, theo nhà vật lý thiên văn và đồng tác giả nghiên cứu Thomas Krichbaum từ Viện Radio Thiên văn học Max Planck tại Đức, nó giúp các nhà khoa học “hiểu rõ hơn về các quy luật vật lý phức tạp xung quanh các hố đen”. Cụ thể, chúng bao gồm cách cột sáng được phóng ra hay tăng tốc cũng như cách dòng vật chất đi vào lỗ đen và dòng vật chất đi ra có liên quan với nhau như thế nào.

Xem thêm: Cập Nhật Bài Hát Cho Đầu Vietktv Như Thế Nào? Cập Nhật Bài Hát Trên Đầu Vietktv Như Thế Nào

Chia sẻ niềm vui của mình với Reuters, nhà vật lý thiên văn và đồng tác giả nghiên cứu Kazunori Akiyama thuộc Đài quan sát Haystack của Viện Công nghệ Massachusetts cho biết: "Đây là điều mà các nhà thiên văn học và vật lý thiên văn vẫn luôn muốn thấy trong hơn nửa thế kỷ qua”. Ông nhận định đây chính là “bình minh của một kỷ nguyên mới thú vị".

Cả 3 nhà khoa học Lu, Krichbaum và Akiyama đều là thành viên của dự án Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện (EHT) – một dự án hợp tác quốc tế bắt đầu từ năm 2012 với mục tiêu quan sát trực tiếp môi trường xung quanh hố đen. Cho tới hiện tại, dự án EHT đã cung cấp được nhiều hình ảnh của 2 lỗ đen siêu khổng lồ. Hình ảnh được công bố vào năm 2022 của dự án này là về Sagittarius A – hố đen siêu khổng lồ nằm ở trung tâm dải Ngân Hà.