Khám phá lỗ đen xa nhất trong lịch sử: Những phát hiện mới về vũ trụ

Phát hiện lỗ đen xa nhất từ trước đến nay đã mang đến những cái nhìn mới về hình thành và phát triển của lỗ đen trong vũ trụ.

Khám phá mới của NASA với sự hỗ trợ của Kính viễn vọng không gian James Webb và Đài quan sát tia X Chandra đã đưa ra những phát hiện đáng kinh ngạc về lỗ đen.

Các nhà thiên văn học đã tìm thấy một lỗ đen xa nhất từ trước đến nay bằng tia X. Lỗ đen này đang ở giai đoạn phát triển ban đầu chưa từng được chứng kiến trước đây, với khối lượng khổng lồ tương đương với thiên hà chủ của nó. Điều này có thể giải thích cách một số lỗ đen siêu lớn đầu tiên trong vũ trụ hình thành.

Để đạt được kết quả này, các nhà khoa học đã kết hợp dữ liệu từ Đài quan sát tia X Chandra và Kính viễn vọng không gian James Webb. Họ đã tìm ra dấu hiệu của một lỗ đen đang phát triển chỉ 470 triệu năm sau Vụ nổ lớn - khi vũ trụ chỉ bằng 3% so với tuổi hiện tại.

Nhà vật lý thiên văn Akos Bogdan thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard & Smithsonian cho biết: "Chúng tôi cần Kính James Webb để tìm ra thiên hà xa xôi này và Đài quan sát tia X Chandra để tìm ra lỗ đen siêu lớn của nó".

Đây là lần đầu tiên chúng tôi nhìn thấy một lỗ đen siêu lớn, nặng bằng các ngôi sao trong thiên hà của nó cộng lại. Chúng tôi cũng đã tận dụng công nghệ tân tiến của "kính lúp vũ trụ" để tìm ra lỗ đen siêu xa này" - Akos Bogdan nhận định.

Lỗ đen được phát hiện trong thiên hà UHZ1, nằm cách Trái đất 3,5 tỷ năm ánh sáng. Tuy nhiên, dữ liệu James Webb đã tiết lộ rằng thiên hà này ở xa hơn nhiều so với cụm sao, cách Trái đất 13,2 tỷ năm ánh sáng - thời điểm khi vũ trụ chỉ bằng 3% so với tuổi hiện tại.

Sau đó, các nhà khoa học đã quan sát thiên hà này trong hơn hai tuần bằng Đài quan sát tia X Chandra và phát hiện sự hiện diện của khí phát ra tia X cường độ cao, siêu nhiệt trong thiên hà này - dấu hiệu đặc trưng cho một lỗ đen siêu lớn đang phát triển. Ánh sáng từ thiên hà và tia X từ khí xung quanh lỗ đen siêu lớn của nó được Kính James Webb phóng đại lên khoảng 4 lần.

Khám phá này đặc biệt quan trọng để hiểu cách một số lỗ đen siêu lớn có thể đạt khối lượng khổng lồ ngay sau Vụ nổ lớn. Các nhà khoa học đã lâu nay gặp khó khăn trong việc giải thích quá trình hình thành và phát triển của lỗ đen.

Các nhà thiên văn học tin rằng các lỗ đen được hình thành trong vòng một tỷ năm đầu tiên sau Vụ nổ lớn - Big Bang. Tuy nhiên, làm thế nào chúng bắt đầu hình thành và đạt khối lượng khổng lồ ngay sau Vụ nổ lớn vẫn là một bí ẩn.

Theo đồng tác giả nghiên cứu Andy Goulding của Đại học Princeton (Mỹ): "Có những giới hạn vật lý về tốc độ phát triển của các lỗ đen sau khi chúng hình thành, nhưng những lỗ đen sinh ra có khối lượng lớn hơn sẽ có khởi đầu thuận lợi hơn. Việc này giống như việc trồng một cây non, mất ít thời gian hơn để phát triển thành một cây có kích thước đầy đủ so với việc ươm mầm hạt giống".

Các nhà khoa học sử dụng khối lượng Mặt trời làm thước đo cho các lỗ đen. Khối lượng của lỗ đen thường được gọi là "khối lượng Mặt trời" (Solar mass). Và khối lượng Mặt trời được hiểu là khối lượng Mặt trời của chúng ta.

Theo nhóm nghiên cứu của Akos Bogdan, lỗ đen mới được phát hiện có khối lượng khoảng từ 10 đến 100 triệu Mặt trời, dựa trên độ sáng và năng lượng của tia X. Điều này tương đương với khối lượng của tất cả các ngôi sao trong thiên hà nơi nó sinh sống, trái ngược hoàn toàn với các lỗ đen ở trung tâm các thiên hà gần đó - thường chỉ chứa khoảng 1/10 khối lượng của các ngôi sao của thiên hà chủ.

Phát hiện này cũng tương thích với lý thuyết năm 2017 của nhà thiên văn học Priyamvada Natarajan tại Đại học Yale về một "Hố đen ngoại cỡ" được hình thành trực tiếp từ sự sụp đổ của một đám mây khí khổng lồ.

Đây chỉ là một trong những khám phá đầu tiên của Kính James Webb về lỗ đen. Các nhà khoa học đã có kế hoạch sử dụng nhiều dữ liệu hơn từ James Webb và các kính thiên văn khác để tiếp tục nghiên cứu về vũ trụ sơ khai, bao gồm cả các Thiên hà Lỗ đen Ngoại cỡ.

Nguồn: Báo CafeF

[question] Lỗ đen xa nhất từ trước đến nay được phát hiện như thế nào?,Tại sao phát hiện này quan trọng trong việc hiểu về lỗ đen siêu lớn?