Các quan sát về chất khí đang bị nuốt vào siêu lỗ đen tại tâm của các quasar đã làm sáng tỏ thêm về cách những vật thể thiên văn này biến đổi năng lượng hấp dẫn thành những lượng bức xạ khổng lồ tỏa ra theo mọi hướng. Hongyan Zhou tại Viện Nghiên cứu Địa cực Trung Quốc và các đồng sự đã tiến hành đo tốc độ của chất khí đang rơi vào và xác nhận rằng nó đang được chu cấp bởi “đường gờ bụi” vây xung quanh quasar.
Các quasar sáng đến mức chúng thường lấn át độ sáng của các thiên hà mà chúng cư trú đến vài bậc độ lớn. Ẩn náu tại tâm của mỗi quasar là một siêu lỗ đen có khả năng nặng gấp hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỉ lần khối lượng Mặt Trời. Vô vàn bức xạ từ hồng ngoại cho đến tia X được phát ra từ mỗi quasar và các nhà thiên văn vật lí tin rằng ánh sáng này được tạo ra bởi chất khí đang bị gia tốc dữ dội trong đĩa bồi tụ vật chất vây xung quanh lỗ đen.
Các nhà thiên văn cũng khá chắc chắn rằng các quasar được duy trì bởi một nguồn chất khí ổn định nạp vào đĩa bồi tụ từ một vành xuyến bụi giữa các sao vây xung quanh lỗ đen và đĩa bồi tụ. Tuy nhiên, người ta khó xác thực cho mô hình này bởi lẽ lượng bức xạ rất lớn do một quasar phát ra khiến người ta khó quan sát trực tiếp chất khí ấy khi nó tuồn từ vành xuyến sang đĩa bồi tụ.
Hình minh họa vành xuyến bụi vây xung quanh siêu lỗ đen tại tâm của mỗi quasar
Độ lệch Doppler
Nhằm giải quyết vấn đề này, đội của Zhou giả định rằng mọi chất khí tuồn vào trong khi cắt ngang qua đường nhìn của chúng ta về phía quasar sẽ phải hấp thụ một phần ánh sáng của quasar – và điều này sẽ hiện ra dưới dạng một dải vạch phổ hấp thụ trong quang phổ của quasar. Bằng cách nghiên cứu hình ảnh các vạch phổ, người ta có thể nhận ra chủng nguyên tử gây ra sự hấp thụ đó. Và điều quan trọng là độ lệch Doppler về bước sóng của các vạch phổ sẽ cho biết vận tốc của các nguyên tử.
Các nhà thiên văn đã tìm kiếm hai vạch phổ hấp thụ đặc trưng – gắn liền với hydrogen và helium – trong quang phổ của khoảng 100.000 quasar láng giềng do Trạm quan sát Bầu trời Kĩ thuật số Sloan thực hiện. Từ những dữ liệu này, họ nhận ra tám quasar biểu hiện đồng thời hai vạch phổ, cho phép họ nhận ra các chất khí đang rơi vào với vận tốc biến thiên liên tục từ zero cho đến 5000 km/s.
Hơn nữa, đội nghiên cứu phát hiện thấy bán kính ngoài của các dòng chảy vào tương ứng với bán kính trong của đường gờ bụi vây xung quanh lỗ đen. Nói chung, điều này ngụ ý rằng chất khí đang rơi vào được tăng tốc do lực hút của lỗ đen ở giữa, nó đạt tới tốc độ rơi tự do ngay trước khi đi tới đĩa bồi tụ; cung cấp một nguồn vật chất đáng tin cậy cho quasar.
Theo đội nghiên cứu, nghiên cứu của họ là sự xác nhận rõ ràng đầu tiên rằng các phát xạ quasar được cấp nhiên liệu bởi vật liệu giữa các sao bị giữ trong hình cầu tác dụng của siêu lỗ đen. Hiện nay, đội của Zhou hi vọng phân biệt rõ vật chất trong vành xuyến và trong đĩa bồi tụ. Điều này có khả năng giúp các nhà thiên văn hiểu rõ hơn các quasar hình thành như thế nào, chúng tồn tại bao lâu, và chúng kết thúc như thế nào.
Nghiên cứu được mô tả trên tạp chí Nature.
Nguồn: physicsworld.com
