Văn Thiện
Theo một nghiên cứu mới, các nhà thiên văn đã quan sát được những đốm đen lớn tạo thành hình cỏ bốn lá ở giữa một cụm thiên hà. Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học quan sát thấy hai tập hợp các điểm tối do các lỗ đen tạo thành ở cùng một vị trí.
Các đốm đen được hình thành khi các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm các thiên hà phát xạ và tạo ra các cặp hình dạng “lá” khổng lồ. Những cấu trúc này hiển thị trong phổ vô tuyến nhưng là khoảng tối trong phổ tia X. Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một bộ bốn điểm tối ở cùng một vị trí.
Những tập hợp các lá hay đốm đen trong cùng một khu vực không phải là chưa từng tìm thấy, nhưng chúng thường có kích thước khác nhau và cách xa nhau hơn.
Francesco Ubertosi, một nghiên cứu sinh về vật lý thiên văn tại Đại học Bologna ở Ý, người sử dụng tia X để nghiên cứu các cụm thiên hà, cho biết: “Điểm đặc biệt của hệ thống của chúng tôi phát hiện là bốn lá đều ở cùng một khoảng cách tính từ tâm”. Điều này cho thấy hai cặp lá có thể hình thành cùng một lúc.
Cụm thiên hà được đề cập, có tên gọi là RBS 797, cách Trái đất 3,9 tỷ năm ánh sáng và đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Các nhà nghiên cứu từ lâu đã biết rằng các lá phát sóng vô tuyến đã tồn tại ở đó. Đặc biệt, một nghiên cứu năm 2013 về khu vực này cũng từng phát hiện ra rằng các khoảng trống tia X bị chồng lên bởi các lá. Điều này gợi ý rằng có thể có một lỗ đen ở đó đã đẩy các vật chất xung quanh ra khỏi khu vực.
Câu hỏi chính mà Ubertosi và nhóm của anh đã cố gắng trả lời là: liệu họ có thể tìm ra khoảng trống trong dữ liệu tia X để khớp với hình dạng của các lá phát sóng vô tuyến không? Ubertosi nói: “Giống như chúng ta có một câu chuyện, nhưng có hai cách khác nhau để kể về nó”, và xem xét dựa trên sóng vô tuyến và tia X phải khớp nhau.
Michael McDonald, nhà vật lý thiên văn tại MIT, người không tham gia nghiên cứu và là chuyên gia về sự tiến hóa của các lỗ đen siêu lớn cùng những thứ xung quanh, cho biết: “Bạn có thể nhìn thấy các bong bóng trong nước… hoặc nếu bạn có thể phát hiện ra không khí bằng cách nào đó”. Nhìn thấy các khoảng trống trong nước giống như phát hiện các khoảng trống trong tia X và đo các chất khí trong bong bóng cũng giống như phát hiện các sóng vô tuyến.
Vào năm 2019, người hướng dẫn của Ubertosi đã được trao cơ hội sử dụng kính viễn vọng không gian Chandra để kiểm tra vật thể một cách chi tiết hơn. Và nhóm nghiên cứu đã thấy bốn khoảng trống trong kết quả đọc tia X của Chandra, khớp với bốn lá vô tuyến.
Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã cố gắng đo lường sự khác biệt về tuổi giữa hai tập hợp các lá và nhận thấy chúng cách nhau chưa đến 10 triệu năm tuổi — điều này không quá khác biệt trên thang thời gian thiên hà, theo Ubertosi.
Khoảng cách tuổi tác nhỏ của các tập lá gợi ý hai lời giải thích khả thi, cũng được các tác giả của nghiên cứu năm 2013 đưa ra. Giải thích một: rằng hai lỗ đen siêu lớn quay quanh nhau đã trở nên hoạt động cùng một lúc và tạo ra các lá này. Hoặc: một lỗ đen duy nhất đã bị văng ra khỏi trục của nó, có thể là khi nó hợp nhất với một lỗ đen khác, và quay, phun ra các tia phản lực theo một hướng mới.
McDonald nói cả hai ý tưởng đều phù hợp về mặt lý thuyết, nhưng ông nhận thấy ý tưởng hai lỗ đen “hấp dẫn hơn” vì nó có thể biểu hiện cho một cách khác để nghiên cứu sự hợp nhất lỗ đen ngoài sóng hấp dẫn.
Các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục thăm dò cụm thiên hà RBS 797. Trong dự án tiếp theo của Ubertosi, anh hy vọng sẽ giải quyết tranh luận về việc cỏ bốn lá được tạo ra bởi hai lỗ đen hay một.
Nghiên cứu mới được công bố trên The Astrophysical Journal Letters.
Văn Thiện