Một lỗ đen siêu lớn gần kỷ lục được phát hiện trong một khu vực thưa thớt của vũ trụ địa phương cho thấy những vật thể quái vật này có thể phổ biến hơn nhiều so với suy nghĩ.
Hình ảnh mô phỏng trên máy tính này cho thấy một lỗ đen siêu lớn ở lõi của một thiên hà. Vùng màu đen ở trung tâm đại diện cho chân trời sự kiện lỗ đen, nơi không có ánh sáng nào có thể thoát khỏi vật thể hấp dẫn khổng lồ. Lỗ đen trọng lực mạnh mẽ làm biến dạng không gian xung quanh nó như một tấm gương nhà kính. Ánh sáng từ các ngôi sao nền được kéo dài và mờ đi khi các ngôi sao lướt qua lỗ đen. Tín dụng hình ảnh: NASA, ESA và D. Coe, J. Anderson và R. van der Marel (STScI)
Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một lỗ đen siêu lớn gần kỷ lục - nặng 17 tỷ mặt trời - ở trung tâm của một thiên hà trong khu vực dân cư thưa thớt của vũ trụ địa phương, cách Trái đất khoảng 200 triệu năm ánh sáng theo hướng của chòm sao Eridanus.
Phát hiện cho thấy các hố đen siêu lớn có thể phổ biến hơn mọi người từng nghĩ, theo một nghiên cứu được công bố vào ngày 6 tháng 4 năm 2016 trên tạp chí Thiên nhiên.
Cho đến nay, các lỗ đen siêu lớn nhất - những hố có khối lượng gấp khoảng 10 tỷ lần so với mặt trời của chúng ta - đã được tìm thấy ở lõi của các thiên hà rất lớn trong các khu vực chứa các thiên hà lớn khác. Người giữ kỷ lục hiện tại, được phát hiện trong Cụm Coma năm 2011, đưa ra quy mô với 21 tỷ khối lượng mặt trời và được liệt kê trong Sách kỷ lục Guinness thế giới.
Thiên hà hình elip NGC 1600 (trái) chứa một lỗ đen rất lớn với khối lượng gấp 17 tỷ lần mặt trời. Không giống như các thiên hà khác, nơi đã tìm thấy các lỗ đen rất lớn (như NGC 4889, phải), nó là lớn nhất trong một nhóm nhỏ các thiên hà và không nằm trong cụm giàu có. Hình: © Đài thiên văn MPE / Gemini
Lỗ đen mới được phát hiện là trong một thiên hà, NGC 1600, ở phía đối diện bầu trời từ Cụm Coma trong một sa mạc tương đối, nhà lãnh đạo của nhóm khám phá, Chung-Pei Ma, giáo sư Đại học California-Berkeley cho biết thiên văn học, là người lãnh đạo của nhóm khám phá. Cô ấy nói:
Lỗ đen siêu lớn mới được phát hiện nằm ở trung tâm của một thiên hà hình elip khổng lồ, NGC 1600, nằm trong một vùng nước vũ trụ, một nhóm nhỏ gồm 20 thiên hà.
Trong khi tìm thấy một lỗ đen khổng lồ trong một thiên hà khổng lồ trong một khu vực đông đúc của vũ trụ là điều được mong đợi - giống như chạy ngang qua một tòa nhà chọc trời ở Manhattan - dường như ít có khả năng chúng có thể được tìm thấy trong vũ trụ của các thị trấn nhỏ. Ma nói:
Các nhóm thiên hà phong phú như Cụm Coma rất, rất hiếm, nhưng có khá nhiều thiên hà có kích thước NGC 1600 cư trú trong các nhóm thiên hà có kích thước trung bình. Vì vậy, câu hỏi bây giờ là, "Đây có phải là đỉnh của tảng băng trôi không? Có lẽ còn rất nhiều hố đen quái vật ngoài kia mà don sắt sống trong một tòa nhà chọc trời ở Manhattan, nhưng trong một tòa nhà cao tầng ở đâu đó ở vùng đồng bằng Trung Tây.
Các nhà nghiên cứu cũng rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng lỗ đen lớn gấp 10 lần so với dự đoán của họ về một thiên hà có khối lượng này. Dựa trên các khảo sát trước đây về các lỗ đen, các nhà thiên văn học đã phát triển mối tương quan giữa khối lượng lỗ đen của khối đen và khối lượng của các ngôi sao thiên hà trung tâm của nó - khối sao của thiên hà càng lớn, lỗ đen càng lớn theo tỷ lệ. Nhưng đối với thiên hà NGC 1600, khối đen lỗ khổng lồ, che khuất khối lượng của khối phình tương đối thưa thớt của nó. Ma nói:
Có vẻ như mối quan hệ đó không hoạt động tốt với các lỗ đen cực lớn; chúng là một phần lớn hơn của khối thiên hà máy chủ.
Theo các nhà khoa học, một ý tưởng để giải thích kích thước quái vật lỗ đen, là nó đã hợp nhất với một lỗ đen khác từ lâu khi các tương tác thiên hà diễn ra thường xuyên hơn. Khi hai thiên hà hợp nhất, các lỗ đen trung tâm của chúng lắng xuống lõi của thiên hà mới và quay quanh nhau. Các ngôi sao rơi xuống gần hố đen nhị phân, tùy thuộc vào tốc độ và quỹ đạo của chúng, thực sự có thể cướp được động lượng từ cặp xoáy và lấy đủ vận tốc để thoát khỏi lõi thiên hà. Sự tương tác hấp dẫn này làm cho các lỗ đen từ từ di chuyển gần nhau hơn, cuối cùng hợp nhất để tạo thành một lỗ đen thậm chí còn lớn hơn. Lỗ đen siêu lớn sau đó tiếp tục phát triển bằng cách ngấu nghiến khí đốt vào lõi do va chạm thiên hà. Ma nói:
Để trở nên to lớn như vậy, lỗ đen sẽ phải có một giai đoạn rất phàm ăn trong đó nó nuốt chửng rất nhiều khí gas.
Các bữa ăn thường xuyên được NGC 1600 tiêu thụ cũng có thể là lý do khiến thiên hà cư trú trong một thị trấn nhỏ, có ít hàng xóm thiên hà. NGC 1600 là thiên hà chiếm ưu thế nhất trong nhóm thiên hà của nó, sáng hơn ít nhất ba lần so với các quốc gia lân cận. Ma nói:
Các nhóm khác như thế này hiếm khi có khoảng cách độ sáng lớn như vậy giữa các thiên hà sáng nhất và sáng thứ hai.
Hầu hết khí thiên hà đã được tiêu thụ từ lâu khi lỗ đen phát sáng khi một quasar rực rỡ từ vật chất truyền vào nó được nung nóng thành plasma phát sáng. Ma nói:
Bây giờ, lỗ đen là một người khổng lồ đang ngủ. Cách duy nhất chúng tôi tìm thấy là bằng cách đo vận tốc của các ngôi sao gần nó, chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của trọng lực của lỗ đen. Các phép đo vận tốc cho chúng ta ước tính khối lượng lỗ đen.
Điểm mấu chốt: Các nhà thiên văn học đã tìm thấy một lỗ đen khổng lồ ở một nơi không chắc chắn. Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một lỗ đen siêu lớn phá vỡ kỷ lục, nặng 17 tỷ mặt trời, ở trung tâm của một thiên hà trong một khu vực dân cư thưa thớt của vũ trụ.Các quan sát có thể chỉ ra rằng những vật thể quái vật này có thể phổ biến hơn nhiều so với suy nghĩ.