Lần đầu chứng kiến hố đen siêu lớn thức giấc, nuốt chửng vật chất xung quanh

Các nhà khoa học vừa quan sát được hiện tượng họ cho là một hố đen siêu lớn thức tỉnh từ trạng thái ngủ yên và bắt đầu nuốt chửng vật chất xung quanh.

Hình ảnh minh họa cho thấy đĩa vật chất đang phát triển bị lỗ đen hút vào khi nó ăn khí có sẵn ở xung quanh, khiến thiên hà SDSS1335+0728 sáng lên - Ảnh: ESO/M. Kornmesser

Ở trung tâm của Ngân hà có một hố đen siêu lớn mang tên Sagittarius A* (Nhân Mã A*), có khối lượng gấp bốn triệu lần khối lượng Mặt trời nhưng được giới khoa học đặt biệt danh "người khổng lồ hiền lành" vì bản chất yên tĩnh của nó.

Nhưng một ngày nào đó, "Nhân Mã" đang ngủ yên này có thể trở thành một con quái vật.

Hố đen thức giấc

Ngày 18-6, các nhà nghiên cứu cho biết họ đã quan sát trực tiếp hiện tượng trung tâm của một thiên hà khác tăng độ sáng đột ngột, có vẻ như do một hố đen siêu lớn thức tỉnh từ trạng thái ngủ yên và bắt đầu nuốt chửng vật chất xung quanh.

Đây là lần đầu tiên quá trình thức tỉnh này được nhìn thấy khi đang diễn ra.

Các kính viễn vọng trên mặt đất và trong quỹ đạo đã được sử dụng để theo dõi các sự kiện xảy ra ở lõi của thiên hà SDSS1335 0728, nằm cách Trái đất khoảng 360 triệu năm ánh sáng và thuộc chòm sao Xử Nữ. Một năm ánh sáng là khoảng cách mà ánh sáng di chuyển trong một năm, tương đương với 9,5 nghìn tỉ km.

Hố đen hay lỗ đen là những vật thể có mật độ cực kỳ cao với lực hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra. Chúng có kích thước đa dạng, từ khối lượng tương đương một ngôi sao đơn lẻ hoặc là những hố đen "quái vật" tồn tại ở lõi của nhiều thiên hà với khối lượng hàng triệu, thậm chí hàng tỉ lần khối lượng một ngôi sao.

Hố đen siêu lớn của thiên hà SDSS1335 0728 có khối lượng gấp khoảng một triệu lần khối lượng Mặt trời.

Môi trường xung quanh hố đen siêu lớn có thể vô cùng hỗn loạn khi nó xé toạc các ngôi sao và nuốt chửng bất kỳ vật chất nào trong tầm với lực hấp dẫn của nó. Các nhà nghiên cứu cho biết, có vẻ như một đĩa xoay của vật chất khuếch tán đã hình thành xung quanh hố đen siêu lớn của SDSS1335 0728, và một số vật chất bị nuốt chửng.

Một đĩa như vậy - được gọi là đĩa bồi tụ - phát ra năng lượng ở nhiệt độ rất cao, đôi khi sáng hơn cả một thiên hà. Một vùng phát sáng tập trung ở một nơi, được cung cấp năng lượng bởi hố đen siêu lớn ở trung tâm của một thiên hà, được gọi là "nhân thiên hà hoạt động".

"Những nhân này có đặc trưng là phát ra lượng năng lượng lớn ở nhiều bước sóng, từ sóng radio đến tia gamma. Chúng được coi là một trong những vật thể sáng nhất trong vũ trụ", nhà vật lý thiên văn Paula Sanchez Saez của Đài thiên văn Nam Âu ở Đức, tác giả chính của nghiên cứu được công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics cho biết.

"Nghiên cứu các nhân thiên hà hoạt động đóng vai trò quan trọng để giúp tìm hiểu sự tiến hóa của thiên hà và đặc tính vật lý của các hố đen siêu lớn", bà thêm.

Hiện tượng vật lý thiên văn chưa từng thấy?

Thiên hà SDSS1335 0728, với đường kính khoảng 52.000 năm ánh sáng và khối lượng tương đương khoảng 10 tỉ ngôi sao cỡ Mặt trời, đã được quan sát trong nhiều thập kỷ trước khi các thay đổi đột ngột được phát hiện vào năm 2019. Độ sáng ở trung tâm của thiên hà đã tăng lên trong các lần quan sát kể từ đó.

Theo nhà vật lý thiên văn và đồng tác giả nghiên cứu Lorena Hernandez Garcia của Đại học Valparaiso ở Chile, các hố đen siêu lớn đôi khi phóng ra những tia hạt năng lượng cao khổng lồ vào không gian, nhưng không có tia nào như vậy được phát hiện trong trường hợp này. Vậy điều gì có thể đã kích hoạt hố đen siêu lớn này?

"Hiện tại, chúng tôi không biết", Sanchez nói.

"Nó có thể là một quá trình tự nhiên của thiên hà", Hernandez bổ sung. "Chúng tôi biết rằng một thiên hà trải qua các giai đoạn hoạt động và không hoạt động khác nhau trong suốt vòng đời. Điều gì đó có thể xảy ra để kích hoạt một thiên hà, ví dụ như một ngôi sao đang rơi vào hố đen".

Nếu hiện tượng được quan sát này không phải sự khởi đầu của một nhân thiên hà hoạt động, đó sẽ phải là một hiện tượng vật lý thiên văn chưa từng thấy trước đây.

Sagittarius A*, gọi tắt là Sgr A*, nằm cách Trái đất khoảng 26.000 năm ánh sáng. Nó cũng có thể đột ngột "thức giấc" không?

"Quá trình tương tự cuối cùng cũng có thể xảy ra với Sgr A*, vốn đang ngủ yên. Nhưng hiện tại chúng ta không gặp nguy hiểm, và có lẽ nếu nó kích hoạt thì chúng ta cũng sẽ không nhận ra vì chúng ta ở rất xa trung tâm", Hernandez nhận định.