Lỗ đen siêu lớn từ lâu đã là những hiện tượng vũ trụ đầy ám ảnh và cuốn hút, được ví như những "titan" của thiên hà. Với khối lượng dao động từ 100.000 đến hàng tỷ lần khối lượng Mặt Trời, chúng không chỉ là những hố không gian hấp dẫn mọi vật mà còn là nguồn phát bức xạ mạnh mẽ, có thể nhìn thấy trên phạm vi hàng tỷ năm ánh sáng.
Tuy nhiên, trong một phát hiện gần đây, các nhà khoa học đã ghi nhận một hiện tượng hoàn toàn mới lạ: một cặp lỗ đen siêu lớn đang cùng nhau tiêu thụ một đám mây khí khổng lồ. Phát hiện này không chỉ làm sáng tỏ cách thức hoạt động của lỗ đen mà còn mở ra nhiều hướng nghiên cứu về sự tiến hóa của các thiên hà.
Hiện tượng độc đáo và nguồn gốc tín hiệu
Sự kiện kỳ lạ này được phát hiện thông qua một tín hiệu bức xạ đặc biệt, được đặt tên là AT 2021hdr. Tín hiệu này được ghi nhận lần đầu tiên vào tháng 3 năm 2021 bởi Zwicky Transient Facility, một cuộc khảo sát quang học mạnh mẽ đặt trên mặt đất. Tín hiệu xuất phát từ một thiên hà có tên 2MASX J21240027+3409114, nằm cách Trái Đất khoảng 1 tỷ năm ánh sáng, thuộc chòm sao Cygnus.
Ban đầu, các nhà khoa học cho rằng tín hiệu này có thể liên quan đến những hiện tượng quen thuộc hơn như siêu tân tinh hoặc sự kiện gián đoạn thủy triều, nơi một ngôi sao bị xé toạc bởi lực hấp dẫn của lỗ đen. Nhưng ánh sáng từ hệ thống này lại cho thấy một mô hình dao động độc đáo, lặp lại mỗi 60-90 ngày. Lorena Hernández-García, nhà vật lý thiên văn tại Viện Vật lý Thiên văn Thiên niên kỷ và Đại học Valparaíso (Chile), nhận định: “Đây là lần đầu tiên một dạng biến đổi như vậy được quan sát trong hạt nhân thiên hà đang hoạt động”.
Phân tích tín hiệu và những bất ngờ
Để xác định bản chất tín hiệu AT 2021hdr, các nhà khoa học đã thực hiện một chuỗi quan sát kéo dài hơn bốn năm bằng các thiết bị hiện đại. Họ sử dụng vệ tinh Swift để thu nhận bức xạ tia X và tia cực tím, Zwicky Transient Facility để nghiên cứu quang học, cùng với các kính viễn vọng tại Tây Ban Nha, Mexico, và Ấn Độ. Dữ liệu từ những thiết bị này cho thấy tín hiệu không phù hợp với bất kỳ hiện tượng vũ trụ nào đã biết.
Điều đặc biệt nằm ở cường độ bức xạ tia X quá mạnh của tín hiệu. Nhóm nghiên cứu đã chuyển sang các mô phỏng lý thuyết để tìm lời giải, và từ đó họ đưa ra một giả thuyết: cặp lỗ đen siêu lớn đang nuốt chửng một đám mây khí thiên hà khổng lồ. Theo Hernández-García, “ánh sáng do hệ thống phát ra có thể được giải thích bởi một lỗ đen siêu lớn nhị phân tương tác với một đám mây khí có khối lượng gần tương đương với Mặt Trời.”
Mô hình mô phỏng cho thấy hai lỗ đen này cách nhau khoảng 0,8 miliparsec, tương đương một ngày ánh sáng. Chúng quay quanh nhau với chu kỳ 130 ngày và có khối lượng tổng cộng khoảng 40 triệu lần khối lượng Mặt Trời. Đám mây khí mà chúng tiêu thụ có cấu trúc phức tạp, tạo ra các biến động ánh sáng đều đặn mà chúng ta có thể quan sát được từ Trái Đất.
Quá trình tương tác giữa lỗ đen và đám mây khí không chỉ là một hiện tượng ngẫu nhiên. Các nhà khoa học tin rằng nó phản ánh một giai đoạn quan trọng trong sự tiến hóa của cặp lỗ đen siêu lớn, với khả năng hợp nhất trong khoảng 70.000 năm tới. Sự kiện hợp nhất này có thể tạo ra những đợt sóng hấp dẫn mạnh mẽ, mang lại cơ hội nghiên cứu sâu hơn về cấu trúc và động lực của vũ trụ.
Ý nghĩa khoa học và triển vọng
Khám phá về cặp lỗ đen siêu lớn này không chỉ là một thành tựu quan sát. Nó mở ra cánh cửa để nghiên cứu sự tương tác giữa các lỗ đen và vật chất xung quanh. Những "bữa ăn" thiên thể như vậy có thể giúp chúng ta hiểu thêm về cách lỗ đen siêu lớn ảnh hưởng đến sự hình thành và tiến hóa của các thiên hà.
Các lỗ đen siêu lớn thường được tìm thấy tại trung tâm của hầu hết các thiên hà, bao gồm cả Dải Ngân Hà của chúng ta. Chúng có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự phân bố của khí và sao trong thiên hà. Hiểu rõ hơn về hành vi và tương tác của lỗ đen với môi trường xung quanh sẽ giúp các nhà thiên văn học xây dựng mô hình chính xác hơn về sự phát triển của vũ trụ.
Hernández-García nhấn mạnh: “Tìm ra các lỗ đen siêu lớn nhị phân là một nhiệm vụ đầy thách thức. Chúng ta cần phát triển các kỹ thuật quan sát mới để phát hiện những hệ thống như vậy. Điều này sẽ giúp chúng ta nghiên cứu cách các thiên hà hợp nhất và tiến hóa theo thời gian.”
Dù mô hình giả thuyết hiện tại phù hợp với dữ liệu quan sát, vẫn cần thêm các nghiên cứu để củng cố kết luận. Nhóm nghiên cứu dự định tiến hành các quan sát dài hạn và mở rộng trên những hệ thống tương tự. Đồng thời, việc cải tiến các mô phỏng máy tính sẽ giúp kiểm tra tính chính xác của mô hình và mở rộng hiểu biết về các hiện tượng tương tự.
Nếu được xác nhận, phát hiện này có thể thay đổi cách chúng ta nghiên cứu các lỗ đen siêu lớn. Không chỉ dừng lại ở việc hiểu cơ chế hoạt động của chúng, các nhà khoa học còn có thể khám phá thêm về vai trò của lỗ đen trong việc định hình cấu trúc vũ trụ. Đây là bước tiến quan trọng trong hành trình giải mã những bí ẩn của không gian, nơi những người khổng lồ vô hình vẫn đang thống trị và điều khiển sự vận hành của các thiên hà.
