Từ siêu lỗ đen đến những lỗ đen cực khủng

Một số lỗ đen lớn nhất trong Vũ trụ thật ra còn có thể lớn hơn trước đây người ta nghĩ, theo một nghiên cứu sử dụng số liệu từ Đài thiên văn tia X Chandra của NASA.

Lâu nay, các nhà thiên văn đã biết về họ những lỗ đen lớn nhất, cái họ gọi là lỗ đen siêu khối, hay siêu lỗ đen. Thông thường, những lỗ đen này, nằm tại tâm của các thiên hà, có khối lượng từ vài triệu đến vài tỉ lần mặt trời của chúng ta.

Thiên hà elip lớn này nằm tại tâm của đám thiên hà PKS 0745-19, cách Trái đất 1,3 tỉ năm ánh sáng. Lỗ đen tại tâm của thiên hà này là một trong những lỗ đen lớn nhất vũ trụ đang được khảo sát.

Phân tích mới này khảo sát những thiên hà sáng nhất trong một mẫu gồm 18 đám thiên hà, để tìm những lỗ đen lớn nhất. Nghiên cứu cho thấy ít nhất mười trong số các thiên hà có chứa một lỗ đen cực khủng, gấp 10 đến 40 lần khối lượng của mặt trời. Các nhà thiên văn gọi những lỗ đen kích cỡ như thế này là lỗ đen “cực khủng” (ultramassive) và chỉ mới biết có vài mẫu đã được xác nhận.

Toàn bộ những lỗ đen cực khủng tìm thấy trong nghiên cứu này nằm tại tâm của những thiên hà tại tâm của những đám thiên hà đồ sộ chứa những lượng khổng lồ chất khí nóng. Cơn thịnh nộ do lỗ đen tại tâm gây ra là cần thiết để ngăn chất khí nóng này nguội đi và tạo nên vô số ngôi sao. Để bột phát cơn thịnh nộ như thế, các lỗ đen này phải nuốt lấy những lượng lớn khối lượng. Vì những lỗ đen lớn nhất có thể nuốt lấy đa phần khối lượng và gây ra những cơn thịnh nộ dữ dội nhất, nên các lỗ đen cực khủng đã từng được dự đoán là tồn tại, để giải thích một số vụ bột phát mạnh nhất mà người ta từng thấy. Môi trường cực độ mà những thiên hà này trải qua có thể lí giải tại sao các liên hệ chuẩn dùng để ước tính khối lượng lỗ đen dựa trên tính chất của thiên hà chủ không áp dụng được.

Những kết quả này chỉ có thể xác nhận bằng cách thực hiện ước tính khối lượng chi tiết của các lỗ đen trong mẫu nghiên cứu này, bằng cách quan sát và lập mô phỏng sự chuyển động của các ngôi sao hay chất khí trong vùng phụ cận của các lỗ đen. Một nghiên cứu như vậy đã được thực hiện cho lỗ đen nằm tại tâm của thiên hà M87, thiên hà trung tâm của Đám thiên hà Virgo, đám thiên hà gần Trái đất nhất. Khối lượng của lỗ đen M87, như ước tính từ sự chuyển động của các ngôi sao, cao hơn đáng kể so với ước tính sử dụng số liệu hồng ngoại, gần như khớp với giá trị ước tính bởi các tác giả của nghiên cứu Chandra này.

“Bước tiếp theo của chúng tôi là đo khối lượng của những lỗ đen quái vật này theo kiểu giống như với M87, và xác nhận chúng là cực khủng. Tôi sẽ không có gì bất ngờ nếu chúng tôi tìm thấy những lỗ đen lớn nhất trong Vũ trụ,” phát biểu của nhà nghiên cứu Hlavacek-Larrondo ở trường ĐH Stanford. “Nếu các kết quả của chúng tôi được xác nhận, chúng sẽ có những hướng quan trọng để tìm hiểu sự hình thành và tiến hóa của các lỗ đen trong lịch sử vũ trụ.”

Tham khảo: arxiv.org/abs/1204.5759

Theo PhysOrg.com