Một luồng khí xoáy, mát mẻ, dày đặc ở trung tâm của một thiên hà - cách Trái đất 70 triệu năm ánh sáng - đưa ra manh mối mới về cách các hố đen siêu lớn phát triển.
Cận cảnh trung tâm của thiên hà NGC 1377. Trong hình ảnh được mã hóa màu này, các đám mây khí màu đỏ đang di chuyển ra xa chúng ta, các đám mây màu xanh lam hướng về phía chúng ta, liên quan đến trung tâm thiên hà. Hình ảnh cho thấy ánh sáng có bước sóng xung quanh một milimet từ các phân tử carbon monoxide (CO). Qua ALMA / ESO / NRAO / S. Aalto & F. Costagliola.
Các nhà thiên văn học đã sử dụng kính viễn vọng ALMA ở Chile để quan sát một cấu trúc đáng chú ý ở trung tâm thiên hà NGC 1377, nằm cách Trái đất 70 triệu năm ánh sáng theo hướng tới chòm sao Eridanus River. Chiếc máy bay phản lực, với cấu trúc xoáy, khác thường của nó, đưa ra manh mối mới về cách các lỗ đen siêu lớn phát triển. Kết quả được trình bày trong một bài báo được xuất bản trong số tháng 6 năm 2016 của tạp chí Thiên văn học và Vật lý thiên văn.
Susanne Aalto, giáo sư thiên văn vô tuyến tại Đại học Công nghệ Chalmers ở Thụy Điển, đã lãnh đạo nhóm nghiên cứu. Cô ấy nói:
Chúng tôi tò mò về thiên hà này vì trung tâm sáng sủa, bụi bặm của nó. Điều mà chúng ta không mong đợi là điều này: một máy bay phản lực dài và hẹp phát ra từ hạt nhân thiên hà.
Nghệ sĩ khái niệm về cách các đám mây vật chất tạo nên máy bay phản lực NGC 1377 đang di chuyển ra ngoài từ lỗ đen trung tâm của nó, như nhìn từ phía bên. Màu đỏ cho thấy những đám mây đang di chuyển ra xa chúng ta và màu xanh lam cho thấy những đám mây đang di chuyển về phía chúng ta. Hình ảnh qua S. Aalto.
Những nhà thiên văn học cho biết chiếc máy bay có chiều dài 500 năm ánh sáng và ít hơn 60 năm ánh sáng và vật liệu bên trong nó di chuyển với tốc độ tối thiểu là 500 ngàn dặm mỗi giờ (800 nghìn km mỗi giờ). Các lỗ đen siêu lớn thường được tìm thấy ở trung tâm các thiên hà (bao gồm cả Dải Ngân hà của chúng ta). Chúng có khối lượng từ vài triệu đến một tỷ khối lượng mặt trời. Các nhà thiên văn nhìn thấy các dấu hiệu của chúng trực tiếp, đôi khi từ vật chất có thể rơi vào chúng, nhưng don sắt biết làm thế nào những hố đen quái vật như vậy xuất hiện.
Các lỗ đen vẫn đang nuốt vật chất (và chúng có xu hướng là các lỗ đen xa xôi, mà chúng ta thấy trong vũ trụ sơ khai) thường có các tia vật chất chuyển động nhanh phát ra từ chúng. Các máy bay phản lực như vậy là một dấu hiệu cho thấy một lỗ đen vẫn đang phát triển. Nhưng máy bay phản lực nhìn thấy từ lỗ đen siêu lớn trong thiên hà NGC 1377 thì khác. Francesco Costagliola, đồng tác giả của bài báo, giải thích:
Các máy bay phản lực mà chúng ta thường thấy xuất hiện từ hạt nhân thiên hà là những ống plasma rất hẹp. Máy bay phản lực này rất khác nhau. Thay vào đó, nó cực kỳ mát mẻ và ánh sáng của nó đến từ khí dày đặc gồm các phân tử.
Máy bay phản lực đã đẩy khí phân tử tương đương với hai triệu lần khối lượng mặt trời trong khoảng thời gian chỉ khoảng nửa triệu năm - một khoảng thời gian rất ngắn trong cuộc sống của một thiên hà.
Các nhà thiên văn học cho biết, trong giai đoạn ngắn và kịch tính này trong quá trình tiến hóa của thiên hà, lỗ đen trung tâm, siêu lớn của nó phải phát triển nhanh. Thành viên nhóm Jay Gallagher nói:
Các lỗ đen gây ra các tia nước hẹp mạnh mẽ có thể phát triển chậm bằng cách tích tụ plasma nóng. Mặt khác, lỗ đen trong NGC 1377, đang trong chế độ ăn kiêng khí lạnh và bụi, và do đó có thể phát triển - ít nhất là bây giờ - với tốc độ nhanh hơn nhiều.
Chuyển động của khí trong máy bay phản lực cũng khiến các nhà thiên văn học ngạc nhiên. Các phép đo với ALMA phù hợp với một máy bay phản lực là điều tiên quyết - xoáy ra ngoài như nước từ vòi tưới vườn. Sebastien Muller, một thành viên khác của đội, cho biết:
Máy bay phản lực xoáy khác thường có thể là do dòng khí không đều về phía lỗ đen trung tâm. Một khả năng khác là trung tâm thiên hà có hai lỗ đen siêu lớn trên quỹ đạo xung quanh nhau.
Susanne Aalto nói:
Trong NGC 1377, chúng ta đã chứng kiến một giai đoạn nhất thời trong quá trình tiến hóa của thiên hà, điều này sẽ giúp chúng ta hiểu được các giai đoạn tăng trưởng nhanh và quan trọng nhất của các hố đen siêu lớn và vòng đời của các thiên hà trong vũ trụ.
Ở đây, một thiên hà giống như trên, NGC 1377, được xem như một hỗn hợp màu trong ánh sáng khả kiến. Hình ảnh qua CTIO / H. Roussel et al./ESO / Onsala rymdobservatorium.
Điểm mấu chốt: Các nhà thiên văn học đã sử dụng kính viễn vọng ALMA để quan sát một cấu trúc đáng chú ý ở trung tâm thiên hà NGC 1377. Nó tạo ra một luồng khí xoáy dày đặc, mát mẻ, được cho là mở rộng từ một hoặc hai lỗ đen siêu lớn tại trung tâm thiên hà.