Có thể có 170 triệu lỗ đen ẩn nấp trong Dải Ngân Hà

Lỗ đen vốn nổi tiếng là những "kẻ ẩn mình" tinh vi nhất vũ trụ. Ngoại trừ những lúc hiếm hoi chúng phát sáng nhờ ngấu nghiến vật chất xung quanh, các nhà thiên văn học rất khó phát hiện ra chúng bằng ánh sáng thông thường. Điều này khiến việc thống kê chính xác số lượng lỗ đen trong Dải Ngân Hà trở thành một bài toán hóc búa suốt nhiều thập kỷ.

Hàng trăm triệu lỗ đen khối lượng sao đang ẩn nấp khắp Dải Ngân Hà mà ánh sáng thông thường không thể nhìn thấy. (Ảnh: Victor de Schwanberg/Science Photo Library/Getty Images)

Để tìm câu trả lời, một đội ngũ nghiên cứu do nhà vật lý thiên văn Tom Wagg từ Viện Flatiron (Mỹ) dẫn đầu đã xây dựng mô hình mô phỏng máy tính về lịch sử 13,6 tỷ năm hình thành và phát triển của Dải Ngân Hà. Kết quả kiểm chứng thu được vô cùng kinh ngạc: Tính đến nay, thiên hà của chúng ta đã có khoảng 170 triệu ngôi sao kết thúc vòng đời để trở thành lỗ đen.

Con số 170 triệu nghe có vẻ khổng lồ, nhưng khi phân bổ ra không gian bao la của Dải Ngân Hà thì mật độ của chúng lại khá thưa thớt. Ở khoảng cách từ Trái Đất đến tâm thiên hà, trung bình chỉ có 1 lỗ đen trên mỗi 6.250 parsec3 (khoảng không gian lập phương có cạnh dài gần 60 năm ánh sáng). Hơn nữa, phần lớn lỗ đen được sinh ra trong giai đoạn "bùng nổ dân số sao" thời xa xưa chứ không phải hiện tại, nên khả năng có một lỗ đen "đi lang thang" ngay sát Hệ Mặt Trời là cực kỳ thấp.

Sự phân bố của các lỗ đen lệch hẳn so với đĩa sao thông thường do chịu tác động từ lực đẩy siêu tân (natal kick). (Nguồn: Wagg et al., arXiv, 2026)

Điểm đắt giá nhất của nghiên cứu nằm ở việc giải mã cơ chế phân bố lỗ đen. Khi một ngôi sao khổng lồ nổ tung thành siêu tân, vụ nổ bất cân bằng sẽ tạo ra một lực đẩy cực mạnh, bắn lỗ đen mới sinh văng xa khỏi nơi nó ra đời.

Lực đẩy này khiến đĩa lỗ đen của Dải Ngân Hà bị "dày" lên tới 790 parsec, vượt xa độ dày đĩa sao thông thường (chỉ khoảng 306 parsec). Đáng chú ý, các lỗ đen nhẹ nhất lại bị bắn đi xa nhất do lực giật lùi của vụ nổ siêu tân tác động mạnh hơn, trong khi các lỗ đen nặng hơn ít bị dịch chuyển do vật chất bị hút ngược trở lại làm giảm lực đẩy.

Nghiên cứu này không chỉ đưa ra con số ước tính đáng tin cậy mà còn cung cấp một "bản đồ chỉ đường" cho các kính thiên văn quan sát trong tương lai. Qua việc đo đạc vị trí và chuyển động của các lỗ đen, giới thiên văn sẽ bóc tách được lịch sử các vụ nổ sao cổ đại, biến "Thế giới ngầm Dải Ngân Hà" thành một kho lưu trữ vô giá về quá trình tiến hóa của vũ trụ.