Giải mã hình dạng quầng vật chất tối của Dải Ngân hà

Lần đầu tiên chứng kiến quá trình hố đen thức giấc, nuốt chửng vật chất xung quanh

Các nhà thiên văn học đã chứng kiến một cảnh tượng chưa từng thấy trong vũ trụ: Đó là sự thức giấc của hố đen siêu nặng ở trung tâm một thiên hà xa xôi.

Vào cuối năm 2019, một nhóm các nhà thiên văn học đã chú ý đến một thiên hà không mấy nổi bật có tên là SDSS1335 0728, nằm cách chúng ta 300 triệu năm ánh sáng trong chòm sao Xử Nữ. Sự tăng đột ngột về độ sáng của thiên hà đã được kính viễn vọng của Cơ sở tạm thời Zwicky phát hiện tại Đài thiên văn Palomar ở California.

Với tầm nhìn cực rộng, camera sẽ quét toàn bộ bầu trời phía Nam 2 ngày/lần, thu thập dữ liệu về các thiên thể như các tiểu hành tinh gần Trái Đất cũng như các siêu tân tinh sáng ở xa.

Ảnh minh họa: M. Kornmesser/ESO

Một nhóm các nhà thiên văn học và kỹ sư liên ngành đã theo dõi quan sát của Zwicky bằng cách sử dụng thông tin từ các kính thiên văn đặt trong không gian và trên mặt đất để xem độ sáng của thiên hà thay đổi như thế nào theo thời gian.

Các nhà nghiên cứu đã ngạc nhiên nhận ra rằng họ đang chứng kiến một khoảnh khắc có một không hai khi một "quái vật" vũ trụ thức giấc. Các kết quả nghiên cứu của họ đã được chấp nhận để công bố trên tạp chí Thiên văn học và Vật lý Thiên văn.

"Hãy tưởng tượng bạn đang quan sát một thiên hà xa xôi trong nhiều năm. Nó dường như lúc nào cũng có vẻ yên tĩnh và không hoạt động. Đột nhiên, lõi của nó bắt đầu cho thấy những thay đổi đáng kể về độ sáng, không giống bất kỳ sự kiện điển hình nào chúng tôi từng thấy trước đây", chủ nhiệm nghiên cứu Paula Sánchez Sáez, nhà thiên văn học tại Đài thiên văn Nam châu Âu ở Đức cho hay trong một thông báo.

Nhóm nghiên cứu phân loại thiên hà này là có nhân thiên hà đang hoạt động, hay một khu vực đặc và sáng được cung cấp năng lượng bởi một hố đen siêu nặng.

Một số sự kiện có thể khiến một thiên hà đột nhiên sáng lên, chẳng hạn như vụ nổ siêu tân tinh hoặc khi các ngôi sao đến quá gần hố đen và bị xe toạc trong hiện tượng gọi là sự kiện gián đoạn thủy triều.

Tuy nhiên, những sự kiện như vậy chỉ kéo dài hàng chục hoặc hàng trăm ngày trong khi SDSS1335 0728 tiếp tục tăng độ sáng trong hơn 4 năm sau khi các nhà nghiên cứu lần đầu tiên quan sát thấy nó tăng đột biến độ sáng giống như bật một công tắc đèn vũ trụ.

Sự thay đổi độ sáng trong thiên hà không giống với bất kỳ điều gì các nhà thiên văn học từng thấy trước đây và điều này chỉ làm họ thêm bối rối.

Sự kiện vũ trụ chưa từng có

Để tìm ra câu trả lời, các nhà nghiên cứu đã tham khảo và so sánh dữ liệu lưu trữ từ nhiều đài quan sát và toàn bộ dữ liệu này đã cho thấy một bức tranh rộng lớn về thiên hà cả trước và sau lần quan sát vào tháng 12/2019, theo đó thiên hà đã chuyển sang phát ra nhiều tia cực tím hơn, cũng như ánh sáng có thể nhìn thấy và tia hồng ngoại trong những năm gần đây, ngoài ra còn có tia X vào đầu tháng 2 - một hoạt động chưa từng có, nhà thiên văn học Sánchez Sáez nói.

Bởi vì thiên hà cách chúng ta 300 triệu năm ánh sáng nên những sự kiện mà các nhà thiên văn học đang quan sát đã xảy ra trong quá khứ nhưng ánh sáng từ những sự kiện này hiện mới đến Trái Đất sau khi du hành xuyên không gian trong hàng triệu năm. Một năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng đi được trong 1 năm, tương đường 9,46 nghìn tỷ km.

Đồng tác giả nghiên cứu Lorena Hernández García, nhà thiên văn học tại Viện Vật lý thiên văn Thiên niên kỷ và Đại học Valparaíso ở Chile cho biết: "Lựa chọn hữu hình nhất để giải thích hiện tượng này chúng ta đang thấy lõi của thiên hà bắt đầu hoạt động thế nào. Nếu vậy, đây là lần đầu tiên chúng ta thấy hoạt động của một hố đen khổng lồ trong thời gian thực".

Những thiên thể khổng lồ đang say ngủ

Các hố đen siêu nặng được phân loại có khối lượng gấp 100.000 lần Mặt trời của chúng ta. Chúng có thể được tìm thấy ở trung tâm của hầu hết thiên hà, bao gồm cả Dải Ngân hà.

Đồng tác giả nghiên cứu Claudio Ricci, Phó Giáo sư tại Đại học Diego Portales ở Chile, cho biết: "Những quái vật khổng lồ này thường ngủ và không thể nhìn thấy trực tiếp. Trong trường hợp của SDSS1335 0728, chúng tôi có thể quan sát thấy sự thức giấc của một hố đen khổng lồ khi nó đột nhiên bắt đầu tiêu thụ khí sắn có ở xung quanh và trở nên rất sáng".

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng các thiên hà không hoạt động dường như sẽ hoạt động trở lại sau một vài năm, thường được kích hoạt bởi hoạt động của hố đen nhưng quá trình một hố đen thức giấc chưa bao giờ được quan sát trực tiếp trước đây cho đến tận bây giờ, nhà thiên văn học Hernández García nói.

Nhà nghiên cứu Ricci thì cho biết kịch bản tương tự có thể đã xảy ra với Sagittarius A*, hố đen siêu nặng ở trung tâm Dải Ngân hà nhưng các nhà thiên văn học không chắc chắn về việc nó đã diễn ra như thế nào.

Các nhà thiên văn học không loại trừ việc quan sát của họ có thể là một sự kiện gián đoạn thủy triều bất thường hoặc một hiện tượng thiên văn học mới chưa được biết đến.

"Bất kể bản chất của các biến động như thế nào, thiên hà này đã cung cấp thông tin giá trị về cách các lỗ đen phát triển và tiến hóa", nhà thiên văn học Sánchez Sáez cho hay.