Các nhà thiên văn học đã bắt được một lỗ đen quái vật trong hành động ăn một ngôi sao. Nhưng, họ nói, các ngôi sao không phải là giá vé tiêu chuẩn cho các lỗ đen.
Một hình ảnh chụp nhanh từ một mô phỏng máy tính của một ngôi sao bị phá vỡ bởi một lỗ đen siêu lớn. Các chùm màu đỏ cam cho thấy các mảnh vỡ của ngôi sao sau khi nó đi qua lỗ đen (nằm gần góc dưới bên trái của hình ảnh). Khoảng một nửa số sao bị phá vỡ di chuyển theo quỹ đạo hình elip xung quanh lỗ đen và tạo thành một đĩa bồi tụ cuối cùng tỏa sáng rực rỡ trong các tia quang học và tia X. Hình ảnh lịch sự J. Guillhol (Harvard) và E. Ramirez-Ruiz (UC Santa Cruz)
Các lỗ đen khổng lồ sống trong lõi của các thiên hà lớn xung quanh chúng ta. Các nhà thiên văn học từ lâu đã tin rằng họ ăn khí đốt giữa các vì sao - và đôi khi là các ngôi sao - xảy ra ở gần đó. Quá trình, diễn ra trong hàng chục đến hàng trăm triệu năm, biến những hố đen lớn thành những con quái vật khổng lồ được cho là ẩn nấp trong lõi của hầu hết các thiên hà, bao gồm cả Dải Ngân hà của chúng ta. Tuần này (23/7/2015), các nhà thiên văn học tại Viện Vật lý ngoài Trái đất Max-Planck gần Munich, Đức cho biết họ đã bắt được một lỗ đen trong hành động phá hủy và nuốt chửng một ngôi sao lớn ở khu vực lân cận. Với khối lượng 100 triệu mặt trời, nó Hố đen lớn nhất bắt được trong hành động này cho đến nay. Phát hiện này cũng giúp xác nhận rằng, trong khi khí là giá vé tiêu chuẩn cho các lỗ đen ở trung tâm các thiên hà, thì các lỗ đen cũng được hưởng một ngôi sao không thường xuyên. Kết quả của nghiên cứu này được công bố trong tháng này. Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.
Andrea Merloni và nhóm của ông tại Viện Max-Planck đã vô tình thực hiện khám phá này. Họ đang khám phá kho lưu trữ khổng lồ của Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan để chuẩn bị cho sứ mệnh vệ tinh tia X trong tương lai. Khảo sát bầu trời này đã quan sát một phần lớn bầu trời đêm bằng kính viễn vọng quang học và trong quá trình khảo sát, quang phổ - dải màu được tạo ra khi ánh sáng bị tách ra thành một dải bước sóng - đã thu được cho các thiên hà xa xôi và lỗ đen.
Vì nhiều lý do, một số đối tượng đã thực hiện nhiều lần.
Khi nhóm nghiên cứu đang nhìn vào một trong những vật thể có nhiều quang phổ - được gắn nhãn số danh mục SDSS J0159 + 0033 - chúng đã bị thay đổi bất thường theo thời gian. Andrea Merloni nói trong một tuyên bố:
Thông thường các thiên hà xa xôi không thay đổi đáng kể trong suốt cuộc đời của nhà thiên văn học, tức là trong khoảng thời gian nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ, nhưng thiên hà này cho thấy sự biến đổi mạnh mẽ của quang phổ của nó, như thể lỗ đen trung tâm đã bật và tắt.
Tuyên bố từ Max-Planck đã giải thích:
Điều này đã xảy ra giữa năm 1998 và 2005, nhưng không ai nhận thấy hành vi kỳ quặc của thiên hà này cho đến cuối năm ngoái, khi hai nhóm các nhà khoa học * chuẩn bị thế hệ khảo sát tiếp theo đã tình cờ phát hiện ra những dữ liệu này.
May mắn thay, hai đài quan sát tia X hàng đầu, XMM-Newton do ChandA dẫn đầu và Chandra do NASA dẫn đầu đã chụp những bức ảnh chụp cùng một khu vực trên bầu trời gần với đỉnh của ngọn lửa, và khoảng 10 năm sau.
Điều này đã cung cấp cho các nhà thiên văn thông tin độc đáo về sự phát xạ năng lượng cao cho thấy cách xử lý vật liệu trong vùng lân cận ngay lập tức của lỗ đen trung tâm.
Trong nhiều thập kỷ, các mô hình máy tính đã gợi ý rằng, khi một lỗ đen nuốt chửng một ngôi sao, lực hấp dẫn mạnh mẽ - thứ mà các nhà thiên văn học gọi là lực thủy triều - xé ngôi sao một cách ngoạn mục. Các mảnh và mảnh của ngôi sao bị cắt vụn xoáy vào lỗ đen. Ngày nay, các nhà thiên văn học lý thuyết đã nhận ra rằng quá trình này sẽ tạo ra các tia phóng xạ khổng lồ có thể phát sáng như tất cả các ngôi sao còn lại trong một thiên hà chủ. Những sự kiện hiếm hoi này được gọi là bùng phát thủy triều.**
Merloni và các cộng tác viên của mình đã nhanh chóng nhận ra rằng ngọn lửa bùng nổ của họ phù hợp với hầu hết các kỳ vọng của mô hình này.
Hơn nữa, vì bản chất tình cờ của khám phá, họ nhận ra rằng đây là một hệ thống thậm chí còn kỳ dị hơn những hệ thống đã được tìm thấy thông qua các tìm kiếm tích cực cho đến bây giờ. Với khối lượng ước tính 100 triệu khối lượng mặt trời, đây là lỗ đen lớn nhất bị bắt trong hành động xé sao cho đến nay.
Kích thước tuyệt đối của hệ thống rất hấp dẫn, nhưng sự bùng phát đặc biệt này cũng cho phép các nhà khoa học xác định - với một mức độ chắc chắn - rằng lỗ đen đang ở chế độ ăn khí tiêu chuẩn hơn rất nhiều gần đây (vài chục nghìn năm).
Đây là một đầu mối quan trọng mà loại lỗ đen thực phẩm chủ yếu sống trên đó. Họ chủ yếu sống bằng khí đốt, các nhà khoa học cho biết.
Merloni nhận xét:
Louis Pasteur nói: Cơ hội ủng hộ tâm trí chuẩn bị - nhưng trong trường hợp của chúng tôi, không ai thực sự chuẩn bị.
Chúng ta có thể đã phát hiện ra vật thể độc đáo này từ 10 năm trước, nhưng mọi người không biết tìm ở đâu. Điều khá phổ biến trong thiên văn học là sự tiến bộ trong sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ được giúp đỡ bởi những khám phá tình cờ. Và bây giờ chúng tôi có một ý tưởng tốt hơn về cách tìm kiếm nhiều sự kiện như vậy và các công cụ trong tương lai sẽ mở rộng đáng kể phạm vi của chúng tôi.
Các nhà thiên văn học này chỉ ra một kính viễn vọng tia X mới eROSITA, hiện đang được chế tạo tại Viện Max-Planck và sẽ được đưa vào quỹ đạo trên vệ tinh SRG Nga-Đức khoảng hai năm nữa. Họ nói rằng nó sẽ quét toàn bộ bầu trời với nhịp điệu đúng và độ nhạy cần thiết để khám phá hàng trăm cái mới bùng phát thủy triều.
Ngoài ra, họ nói, các kính thiên văn quang học lớn đang được thiết kế và chế tạo với mục tiêu giám sát bầu trời biến đổi. Những chiếc kính thiên văn này cũng sẽ góp phần rất lớn trong việc tìm hiểu những gì lỗ đen thích ăn.
* Nhóm khác độc lập phát hiện ra đường cong ánh sáng kỳ lạ của vật thể này là Stephanie LaMassa (Yale) và cộng tác viên.
** Pháo sáng gây gián đoạn thủy triều là rất hiếm, cứ khoảng vài chục nghìn năm cho bất kỳ thiên hà nào. Ngoài ra, vì chúng không tồn tại rất lâu, nên chúng rất khó tìm. Chỉ có khoảng 20 trong số chúng được nghiên cứu cho đến nay, nhưng với sự ra đời của các kính thiên văn lớn hơn được thiết kế để khảo sát các khu vực rộng lớn trên bầu trời trong một thời gian ngắn, ngày càng có nhiều tìm kiếm chuyên dụng và tốc độ khám phá ngày càng tăng.
Điểm mấu chốt: Các nhà thiên văn học vấp phải dữ liệu cho thấy một sự thay đổi phi thường theo thời gian của người Bỉ trong quang phổ của một lỗ đen. Họ tin rằng họ đã bắt được lỗ đen này trong hành động ăn một ngôi sao. Nó có lỗ đen lớn nhất bị bắt trong hành động này cho đến nay. Hơn nữa, nghiên cứu về đối tượng này cho thấy giá vé tiêu chuẩn cho các lỗ đen không phải là sao, mà là khí gas.