Bí ẩn về quá trình tiến hóa của hố đen
Theo những bằng chứng khoa học hiện tại, hầu như mọi thiên hà lớn trong vũ trụ đều che giấu một thực thể khổng lồ ở vùng lõi - một hố đen siêu khối lượng mang trọng lượng gấp từ hàng triệu đến hàng tỷ lần khối lượng của Mặt Trời.
Tuy nhiên, cách thức mà những thiên thể này phình to đến kích thước vĩ đại như vậy vẫn luôn là một thách thức lớn đối với giới thiên văn học. Tốc độ hút khí và bụi từ môi trường xung quanh diễn ra quá chậm chạp, không đủ để giải thích cho khối lượng khổng lồ của chúng. Điều này dẫn đến một giả thuyết mang tính đột phá: sự sáp nhập với các hố đen khác chính là chìa khóa cho quá trình tiến hóa này.
Trong bối cảnh các vụ va chạm giữa các thiên hà xảy ra rất phổ biến trong vũ trụ, việc hai hố đen siêu khối lượng ở trung tâm của chúng tiến lại gần và sáp nhập là một kịch bản hoàn toàn có thể lường trước. Trước khi thực sự hợp nhất thành một thực thể duy nhất, hai hố đen này sẽ xoay quanh nhau trong một vũ điệu tử thần, kéo sát nhau theo thời gian.
Mới đây, một nhóm nghiên cứu quốc tế do nhà khoa học Silke Britzen từ viện nghiên cứu thiên văn vô tuyến Max Planck dẫn đầu đã tìm thấy bằng chứng trực tiếp về một vũ điệu như vậy tại trung tâm của thiên hà Markarian 501. Nghiên cứu này vừa được công bố rộng rãi trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Lộ diện nhờ cặp luồng phản lực bí ẩn
Kết quả quan sát vô tuyến đã mang đến hình ảnh trực tiếp đầu tiên về hệ thống sao đôi độc đáo này, cung cấp bằng chứng vững chắc cho sự tồn tại của hố đen thứ hai. Quá trình theo dõi được thực hiện ở tần số 43 gigahertz trong nhiều ngày khác nhau, hé lộ một cấu trúc luồng phản lực phức tạp.
Từ trước đến nay, giới khoa học đã quen thuộc với một luồng phản lực sáng chói hướng thẳng về phía Trái Đất. Tuy nhiên, luồng phản lực thứ hai lại hướng về một góc độ hoàn toàn khác, khiến nó trở nên vô cùng mờ nhạt và khó bị phát hiện.
Điều kỳ diệu đã xảy ra khi chỉ trong vài tuần ngắn ngủi, luồng hạt thứ hai này bất ngờ thay đổi hình dáng và lộ diện từ phía sau hố đen lớn hơn. Nó di chuyển theo hướng ngược chiều kim đồng hồ theo một chu kỳ lặp đi lặp lại.
Nhà nghiên cứu Silke Britzen miêu tả cảm giác khi phân tích bộ dữ liệu này giống như đang đứng trên một chiếc thuyền chòng chành, nơi toàn bộ hệ thống phản lực đều đang chuyển động vì mặt phẳng quỹ đạo của chúng bị chao đảo.
Đáng chú ý, trong một đợt quan sát, quỹ đạo bức xạ của hệ thống đã bị biến dạng nghiêm trọng và tạo thành một cấu trúc vòng tròn hoàn hảo - được gọi là vòng tròn Einstein. Cấu trúc tuyệt đẹp này hình thành do hệ thống hố đen xếp thẳng hàng một cách hoàn hảo với Trái Đất.
Theo đó, hố đen nằm ở phía trước đã đóng vai trò như một thấu kính hấp dẫn khổng lồ, bẻ cong ánh sáng phát ra từ luồng phản lực phía sau nó.
Chờ đợi siêu sự kiện sáp nhập
Bằng cách phân tích những biến đổi dài hạn và quy luật độ sáng lặp lại của cặp phản lực, các chuyên gia kết luận rằng hai hố đen này đang quay quanh nhau với chu kỳ vỏn vẹn 121 ngày. Mặc dù sở hữu khối lượng khổng lồ - từ 100 triệu đến 1 tỷ lần khối lượng Mặt Trời - khoảng cách giữa chúng lại vô cùng chật hẹp.
Chúng chỉ cách nhau khoảng 250 đến 540 lần khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời, tương đương với 37,4 đến 80,8 tỷ km. Với quỹ đạo thu hẹp nhanh chóng, cặp hố đen này được dự đoán sẽ đâm sầm vào nhau và sáp nhập trong thời gian rất ngắn, sớm nhất có thể diễn ra ngay trong 100 năm tới.
Thiên hà Markarian 501 nằm ở khoảng cách quá xa so với hành tinh của chúng ta. Do đó, ngay cả hệ thống kính thiên văn Event Horizon danh tiếng - công cụ từng ghi lại hình ảnh hố đen đầu tiên trong lịch sử - cũng không đủ độ phân giải để quan sát trực tiếp hai thiên thể này như những vật thể tách biệt.
Thay vào đó, giới thiên văn học đặt trọn niềm tin vào việc phát hiện quỹ đạo đang thu hẹp thông qua hiện tượng sóng hấp dẫn. Hệ thống sao đôi hố đen siêu khối lượng này dự kiến sẽ phát ra những dải sóng hấp dẫn ở tần số cực thấp, hoàn toàn có thể được ghi nhận bởi các thiết bị mảng định thời xung tiên tiến.
Nhà nghiên cứu Hector Olivares chia sẻ một quan điểm đầy hy vọng trong bài báo. Ông cho biết nếu sóng hấp dẫn thực sự được phát hiện, nhân loại thậm chí có thể chứng kiến tần số của chúng tăng dần đều đặn khi hai thực thể khổng lồ này xoay vòng và tiến sát vào nhau. Đây chắc chắn sẽ là một cơ hội hiếm có và vô giá để giới khoa học tận mắt quan sát một sự kiện va chạm hố đen siêu khối lượng vĩ đại ngay trong thời gian thực.
Tham khảo: Sohu
Đức Khương
