Các nhà thiên văn vừa tiến hành một phép đo quan trọng của từ trường phát sinh từ đĩa vật chất xoáy tít bao quanh lỗ đen nằm tại tâm của Dải Ngân hà. Thực hiện thông qua quan sát một pulsar mới phát hiện gần đây, phép đo cung cấp cho họ một công cụ mới đầy sức mạnh để nghiên cứu vùng không gian bí ẩn tại miền lõi của thiên hà quê hương của chúng ta.
Giống như đa số các thiên hà, Dải Ngân hà có chứa một lỗ đen siêu khối tại tâm của nó, cách Trái đất khoảng 26.000 năm ánh sáng. Lỗ đen trung tâm của Dải Ngân hà chừng gấp bốn triệu lần khối lượng Mặt trời. Các lỗ đen, nơi tập trung khối lượng dày đặc tới mức kể cả ánh sáng cũng không thể thoát ra khỏi chúng, có thể hút lấy vật chất từ môi trường xung quanh chúng. Vật chất đó thường tạo thành một cái đĩa xoáy tít vây xung quanh lỗ đen, với vật chất từ phần ngoài của đĩa rơi vào bên trong cho đến khi nó bị nuốt hết bởi lỗ đen.
Từ trường sinh ra bởi đĩa bồi tụ đang quay xung quanh lỗ đen siêu khối tại tâm của Dải Ngân hà (trái) trải rộng ra, bao phủ pulsar lân cận mới được phát hiện ra gần đây. Pulsar (phải) có một từ trường mạnh, và phát ra những chùm sóng vô tuyến quét giống như ngọn hải đăng từ hai cực từ của nó. Những chùm sóng đó đã được phát hiện và phân tích bởi các kính thiên văn vô tuyến trên Trái đất. Ảnh: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.
Những cái đĩa như thế không những hút vật chất vào trong chúng mà còn có từ trường đi cùng với vật chất, tạo ra một từ trường xoáy khổng lồ mà người ta cho là nguyên nhân làm đẩy một phần vật chất ngược trở ra ngoài hướng theo hai cực của nó – những “vòi” vật chất siêu nhanh.
Vùng nằm gần lỗ đen bị che khuất trước các quan trắc ánh sáng khả kiến bởi chất khí và bụi, và là một môi trường cực độ, lạ lẫm cho đến nay các nhà thiên văn vẫn chưa hiểu được bao nhiêu. Từ trường trong vùng giữa của vùng đó là một thành phần quan trọng ảnh hưởng đến những hiện tượng khác.
Mối liên hệ đầu tiên để đo từ trường ở gần lỗ đen xuất hiện vào tháng 4 năm ngoái khi vệ tinh Swift của NASA phát hiện ra một chớp tia X phát ra từ gần tâm của Dải Ngân hà. Các nhà khoa học sớm xác định được rằng tia X đang được phát ra với những xung đều đặn. Những quan sát sau đó sử dụng kính thiên văn vô tuyến cho thấy các xung vô tuyến cũng cách đều nhau y hệt vậy. Các nhà thiên văn kết luận rằng vật thể đó, tên gọi là PSR J1745-2900, là một sao nam châm, một pulsar bị từ hóa cao, hay sao neutron đang xoay tròn.
Theo các nhà thiên văn, chất khí tích điện nằm đâu đó cách lỗ đen chừng 150 năm ánh sáng, thẳng hướng nhìn giữa pulsar và Trái đất. Đo độ xoắn của các sóng do chúng đi qua vùng chất khí này cho phép các nhà khoa học tính được độ lớn của từ trường. Từ trường là một bộ phận trọng yếu của môi trường của lỗ đen, ảnh hưởng đến cấu trúc của dòng vật chất cuốn vào lỗ đen, và thậm chí còn điều hòa dòng chảy đó.
“Sự thẳng hàng may mắn của chất khí này với một pulsar ở gần lỗ đen như thế đã mang lại cho chúng ta một công cụ vô giá để tìm hiểu môi trường khó quan sát này,” phát biểu của Paul Demorest thuộc Đài thiên văn Vô tuyến Quốc gia ở Mĩ.
Độ lớn đo được của từ trường tại khoảng cách ước tính của đám mây khí với lỗ đen vào khoảng giá trị mà các nhà thiên văn trông đợi, dựa trên cường độ của tia X và sóng vô tuyến phát ra từ vùng nằm gần lỗ đen. Các phép đo cũng cho biết từ trường tương đối ổn định, thay vì xoáy nhiễu.
Theo kế hoạch, các nhà khoa học sẽ tiếp tục quan sát PSR J1745-2900, vì họ trông đợi phát hiện ra những biến đổi khi nó di chuyển trong chuyển động quỹ đạo của nó xung quanh lỗ đen. Thông tin này sẽ mang đến những phép đo bổ sung của độ lớn từ trường ở những đám mây khí khác. Đồng thời, các nhà khoa học hi vọng tìm thấy nhiều pulsar hơn để cho phép họ sử dụng kĩ thuật trên lập bản đồ chi tiết của từ trường ở gần lỗ đen.
Tham khảo: dx.doi.org/10.1038/nature12499
Nguồn: National Radio Astronomy Observatory, PhysOrg.com
