Tại tâm của đa số thiên hà – bao gồm cả Ngân Hà của chúng ta – có một lỗ đen khổng lồ có thể có khối lượng gấp hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỉ lần Mặt Trời. Ở một số thiên hà, siêu lỗ đen này có thể hút lấy một cái đĩa xoáy tít gồm chất khí, bụi và các mảnh vụn sao xung quanh nó để ăn dần.
Khi vật liệu trong đĩa xoáy rơi vào trong lỗ đen, năng lượng hấp dẫn của nó có thể biến đổi thành ánh sáng, làm cho tâm của những thiên hà này rất sáng và đem lại cho chúng tên gọi nhân thiên hà hoạt động (AGN – active galatic nuclei).
Một số nhân thiên hà hoạt động này còn bắn vọt ra những tia vật liệu khổng lồ chuyển động gần bằng tốc độ ánh sáng. Các nhà khoa học gọi đây là một quasar.
Nhưng khi một thiên hà định hướng sao cho các tia vật chất hướng thẳng về phía Trái Đất – và chúng ta đang nhìn thẳng vào nòng súng, như người ta quen gọi – nó được gọi là một blazar. Nó là cùng một thứ với quasar, chỉ có điều là hướng theo một góc khác.
Các tia vật chất đó bắn ra ở gần tốc độ ánh sáng về phía chúng ta và, như ngày nay chúng ta biết, chúng tạo ra các neutrino năng lượng cao như trường hợp mà thiết bị IceCube dò được vào tháng Chín 2017.
Nhiều thiên hà có siêu lỗ đen tại tâm của chúng. Các siêu lỗ đen này có thể nuốt một đĩa chất khí và bụi, làm vọt ra những tia vật chất ở gần tốc độ ánh sáng. Khi các tia vật chất ấy hướng thẳng về phía Trái Đất, nó được xem là một blazar. Ảnh: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF.
Blazar đầu tiên được tìm thấy ban đầu bị nhận dạng nhầm là một quả cầu sao kì lạ. Vào năm 1929, nhà thiên văn Đức Cuno Hoffmeister cho công bố một danh mục gồm 354 vật thể ông cho là sao biến quang, hay các sao sáng lên và mờ đi trong những chu kì thời gian khá ngắn. Danh mục này bao gồm một vật thể được gọi là BL Lacertae, hay viết tắt là BL Lac, theo tên chòm sao của nó – Lacerta, chòm sao Thằn Lằn (Hiết Hổ).
Vào cuối thập niên 1960 và trong thập niên 1970, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy cái thú vị ở BL Lac. Nó thật sự sáng lên và mờ đi, nhưng không theo một kiểu đều đặn, dự báo được, mà nó dường như phát ra rất nhiều ánh sáng trong vùng sóng vô tuyến, đó là điều khác thường đối với các sao. Nghiên cứu tiếp tục cho thấy BL Lac ở quá xa để là một sao trong thiên hà Ngân Hà. Và nhìn ở một số phương diện, hành trạng của nó trông giống với một vật thể bí ẩn khác mà các nhà thiên văn đang tìm thấy – gọi là quasar – chứ không giống sao biến quang.
Cuối cùng, các nhà thiên văn tìm thấy rằng BL Lac thật ra là một vật thể sáng trong tâm của một thiên hà ở xa. Và họ bắt đầu tìm kiếm những vật thể khác có chung các tính chất kì lạ của BL Lac, họ gọi chúng là “các vật thể BL Lac”. Vào năm 1980, họ đặt ra tên gọi blazar, kết hợp “các vật thể BL Lac” với các “quasar”.
Ảnh chụp này của Centaurus A, một nhân thiên hà hoạt động bắn vọt ra vật chất từ tâm của nó. Ảnh được ghép từ các ảnh chụp tia X, vi sóng, và ánh sáng nhìn thấy. Ảnh: ESO/WFI (ag nhìn thấy); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (vi sóng); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (tia X).
Các nghiên cứu trong thập niên 1980 và 1990 đem lại bằng chứng rằng ánh sáng vô tuyến sáng rực phát ra từ blazar có nguồn gốc từ các tia vật chất đang chuyển động ở tốc độ tương đối tính. Vào giữa thập niên 1990, các nhà thiên văn xác định được rằng các blazar, quasar, và một số hiện tượng thiên hà sáng rực khác mà họ quan sát thấy, đều thuộc chung một họ vật thể: các nhân thiên hà hoạt động.
Kể từ đó, công nghệ cải tiến dần đã cho phép các nhà thiên văn nghiên cứu blazar và các nhân thiên hà hoạt động khác bằng những cách mới và hoàn thiện dần. Việc đưa các kính thiên văn như Kính thiên văn Vũ trụ Tia Gamma Fermi lên quỹ đạo đã cho phép các nhà thiên văn quan sát ánh sáng tia X và tia gamma năng lượng cao đến từ những vật thể này, chúng bị chặn lại bởi khí quyển của Trái Đất.
Ngày nay, chúng ta đang tiến vào kỉ nguyên thiên văn học đa kênh, trong đó ánh sáng không còn là thông tin duy nhất mà chúng ta có thể thu thập từ bầu trời. Sóng hấp dẫn lần đầu tiên được phát hiện vào năm 2015 cho phép các nhà thiên văn quan sát các va chạm của lỗ đen và sao neutron. Lần theo các neutrino đến nguồn phát của chúng sẽ giúp các nhà thiên văn hiểu được cơ sở vật lí ẩn sau những môi trường cực độ, như các tia tương đối tính của một blazar, vượt ngoài những cái riêng ánh sáng có thể cho chúng ta biết.
Những công cụ mới đem lại những thành tựu mới. Bằng cách mở rộng bộ công cụ của họ vượt quá địa hạt của ánh sáng để bao gồm trước tiên là sóng hấp dẫn và nay là neutrino, các nhà thiên văn sẽ bắt đầu nhận thức vũ trụ theo kiểu không giống trước đây nữa.
Nguồn: Discover Magazine
