Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một hố đen nằm xa tâm thiên hà của nó đang xé toạc một ngôi sao thành từng mảnh — cung cấp bằng chứng trực tiếp đầu tiên về một hố đen siêu lớn đang hoạt động.
Sự kiện có tên AT2024tvd này diễn ra cách Trái Đất khoảng 600 triệu năm ánh sáng. Mặc dù có khối lượng gấp khoảng một triệu lần khối lượng Mặt Trời của chúng ta, hố đen này không được tìm thấy ở tâm thiên hà chủ của nó, nơi những thiên hà khổng lồ như vậy thường cư trú. Sự kiện này đánh dấu trường hợp đầu tiên được biết đến về sự kiện gián đoạn thủy triều (TDE) "lệch tâm", một hiện tượng mà một ngôi sao bị kéo căng và xé toạc — hoặc bị kéo thành sợi mì — bởi lực hấp dẫn cực lớn của hố đen.
Các nhà thiên văn học cho biết phát hiện này mở ra cánh cửa để theo dõi các TDE khác. "Tôi nghĩ rằng khám phá này sẽ thúc đẩy các nhà khoa học tìm kiếm thêm nhiều ví dụ về loại sự kiện này", Yuhan Yao, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại khoa thiên văn học của Đại học California, Berkeley, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết trong Tuyên bố của NASA.
Vụ nổ sáng đột ngột từ sự kiện này đã được Cơ sở quan sát tức thời Zwicky, một camera quang học khảo sát bầu trời gắn trên kính viễn vọng tại Đài quan sát Palomar gần San Diego, ghi lại. Các quan sát tiếp theo của Kính viễn vọng Không gian Hubble cho thấy lỗ đen này nằm cách lõi thiên hà 2.600 năm ánh sáng, nơi có một lỗ đen lớn hơn nhiều — một con quái vật có khối lượng gấp 100 triệu lần khối lượng của mặt trời.
Các nhà thiên văn học cho biết sự hiện diện của hai lỗ đen khổng lồ trong một thiên hà duy nhất không phải là điều bất ngờ. Hầu hết các thiên hà lớn đều chứa ít nhất một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của chúng. Vì các thiên hà thường xuyên va chạm và hợp nhất theo thang thời gian vũ trụ, nên các nhà thiên văn học từ lâu đã suy đoán rằng một số thiên hà có thể chứa nhiều lỗ đen, ít nhất là cho đến khi cuối cùng chúng va chạm và hợp nhất thành một lỗ đen thậm chí còn lớn hơn.
Những gã khổng lồ ẩn mình này thường im lặng, chỉ lộ diện khi chúng nuốt chửng các ngôi sao hoặc đám mây khí gần đó, tạo ra một vụ nổ ánh sáng ngắn ngủi. Nhưng việc bắt gặp những lỗ đen này đang hoạt động là vô cùng hiếm. Các nhà thiên văn học ước tính rằng một lỗ đen khổng lồ sẽ tiêu thụ một ngôi sao khoảng 30.000 năm một lần.
Những sự kiện này "mang đến triển vọng to lớn trong việc làm sáng tỏ sự hiện diện của các lỗ đen khổng lồ mà nếu không thì chúng ta sẽ không thể phát hiện ra", Ryan Chornock, giáo sư thiên văn học tại Đại học California, Berkeley, cho biết trong cùng một tuyên bố. "Các nhà lý thuyết đã dự đoán rằng một quần thể các hố đen khổng lồ nằm xa trung tâm các thiên hà phải tồn tại, nhưng giờ đây chúng ta có thể sử dụng TDE để tìm ra chúng."
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Ngôi sao thoát khỏi hố đen siêu lớn háu đói, bỏ lại người bạn đồng hành là các ngôi sao của nó
— Các nhà thiên văn học chứng kiến 18 hố đen háu đói xé toạc và nuốt chửng các ngôi sao
— Bí ẩn đã được giải đáp? Hố đen chạy trốn bị đuôi các ngôi sao đuổi theo có thể là thiên hà ngụy trang
Mặc dù sự hiện diện của hai lỗ đen siêu lớn trong một thiên hà duy nhất không phải là điều đáng ngạc nhiên, nhưng thực tế là lỗ đen này không bị ràng buộc về mặt hấp dẫn với lõi của thiên hà đặt ra những câu hỏi thú vị về lịch sử của nó. Đầu tiên, các nhà thiên văn học không chắc chắn làm thế nào mà lỗ đen "lạc loài" này lại đi xa trung tâm đến vậy. Một giả thuyết cho rằng nó bị đẩy ra trong một tương tác vũ trụ dữ dội liên quan đến nhiều lỗ đen. Một khả năng khác là nó đến từ một thiên hà nhỏ hơn đã hợp nhất với thiên hà lớn hơn cách đây hơn một tỷ năm.
Theo tuyên bố, nếu lỗ đen lạc loài này thực sự là tàn tích của một vụ hợp nhất trong quá khứ, cuối cùng nó có thể trôi vào bên trong và hợp nhất với lỗ đen lớn hơn ở trung tâm của thiên hà. Sự hợp nhất như vậy sẽ giải phóng các sóng hấp dẫn mạnh mẽ, những gợn sóng trong không thời gian mà một ngày nào đó có thể được các đài quan sát không gian trong tương lai như Ăng-ten không gian giao thoa kế laser (LISA) phát hiện, dự kiến phóng vào năm 2035.
Nghiên cứu này được mô tả trong bài báo được chấp nhận xuất bản trên The Astrophysical Journal Letters.
Sự kiện có tên AT2024tvd này diễn ra cách Trái Đất khoảng 600 triệu năm ánh sáng. Mặc dù có khối lượng gấp khoảng một triệu lần khối lượng Mặt Trời của chúng ta, hố đen này không được tìm thấy ở tâm thiên hà chủ của nó, nơi những thiên hà khổng lồ như vậy thường cư trú. Sự kiện này đánh dấu trường hợp đầu tiên được biết đến về sự kiện gián đoạn thủy triều (TDE) "lệch tâm", một hiện tượng mà một ngôi sao bị kéo căng và xé toạc — hoặc bị kéo thành sợi mì — bởi lực hấp dẫn cực lớn của hố đen.
Các nhà thiên văn học cho biết phát hiện này mở ra cánh cửa để theo dõi các TDE khác. "Tôi nghĩ rằng khám phá này sẽ thúc đẩy các nhà khoa học tìm kiếm thêm nhiều ví dụ về loại sự kiện này", Yuhan Yao, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại khoa thiên văn học của Đại học California, Berkeley, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết trong Tuyên bố của NASA.
Vụ nổ sáng đột ngột từ sự kiện này đã được Cơ sở quan sát tức thời Zwicky, một camera quang học khảo sát bầu trời gắn trên kính viễn vọng tại Đài quan sát Palomar gần San Diego, ghi lại. Các quan sát tiếp theo của Kính viễn vọng Không gian Hubble cho thấy lỗ đen này nằm cách lõi thiên hà 2.600 năm ánh sáng, nơi có một lỗ đen lớn hơn nhiều — một con quái vật có khối lượng gấp 100 triệu lần khối lượng của mặt trời.
Các nhà thiên văn học cho biết sự hiện diện của hai lỗ đen khổng lồ trong một thiên hà duy nhất không phải là điều bất ngờ. Hầu hết các thiên hà lớn đều chứa ít nhất một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của chúng. Vì các thiên hà thường xuyên va chạm và hợp nhất theo thang thời gian vũ trụ, nên các nhà thiên văn học từ lâu đã suy đoán rằng một số thiên hà có thể chứa nhiều lỗ đen, ít nhất là cho đến khi cuối cùng chúng va chạm và hợp nhất thành một lỗ đen thậm chí còn lớn hơn.
Những gã khổng lồ ẩn mình này thường im lặng, chỉ lộ diện khi chúng nuốt chửng các ngôi sao hoặc đám mây khí gần đó, tạo ra một vụ nổ ánh sáng ngắn ngủi. Nhưng việc bắt gặp những lỗ đen này đang hoạt động là vô cùng hiếm. Các nhà thiên văn học ước tính rằng một lỗ đen khổng lồ sẽ tiêu thụ một ngôi sao khoảng 30.000 năm một lần.
Những sự kiện này "mang đến triển vọng to lớn trong việc làm sáng tỏ sự hiện diện của các lỗ đen khổng lồ mà nếu không thì chúng ta sẽ không thể phát hiện ra", Ryan Chornock, giáo sư thiên văn học tại Đại học California, Berkeley, cho biết trong cùng một tuyên bố. "Các nhà lý thuyết đã dự đoán rằng một quần thể các hố đen khổng lồ nằm xa trung tâm các thiên hà phải tồn tại, nhưng giờ đây chúng ta có thể sử dụng TDE để tìm ra chúng."
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Ngôi sao thoát khỏi hố đen siêu lớn háu đói, bỏ lại người bạn đồng hành là các ngôi sao của nó
— Các nhà thiên văn học chứng kiến 18 hố đen háu đói xé toạc và nuốt chửng các ngôi sao
— Bí ẩn đã được giải đáp? Hố đen chạy trốn bị đuôi các ngôi sao đuổi theo có thể là thiên hà ngụy trang
Mặc dù sự hiện diện của hai lỗ đen siêu lớn trong một thiên hà duy nhất không phải là điều đáng ngạc nhiên, nhưng thực tế là lỗ đen này không bị ràng buộc về mặt hấp dẫn với lõi của thiên hà đặt ra những câu hỏi thú vị về lịch sử của nó. Đầu tiên, các nhà thiên văn học không chắc chắn làm thế nào mà lỗ đen "lạc loài" này lại đi xa trung tâm đến vậy. Một giả thuyết cho rằng nó bị đẩy ra trong một tương tác vũ trụ dữ dội liên quan đến nhiều lỗ đen. Một khả năng khác là nó đến từ một thiên hà nhỏ hơn đã hợp nhất với thiên hà lớn hơn cách đây hơn một tỷ năm.
Theo tuyên bố, nếu lỗ đen lạc loài này thực sự là tàn tích của một vụ hợp nhất trong quá khứ, cuối cùng nó có thể trôi vào bên trong và hợp nhất với lỗ đen lớn hơn ở trung tâm của thiên hà. Sự hợp nhất như vậy sẽ giải phóng các sóng hấp dẫn mạnh mẽ, những gợn sóng trong không thời gian mà một ngày nào đó có thể được các đài quan sát không gian trong tương lai như Ăng-ten không gian giao thoa kế laser (LISA) phát hiện, dự kiến phóng vào năm 2035.
Nghiên cứu này được mô tả trong bài báo được chấp nhận xuất bản trên The Astrophysical Journal Letters.
