Lỗ đen không 'nuốt chửng' những ngôi sao như chúng ta vẫn nghĩ

Lỗ đen ở trung tâm của thiên hà khổng lồ M87, cách Trái Đất khoảng 55 triệu năm ánh sáng, nặng gấp 6,5 tỷ lần Mặt Trời. Ảnh: Event Horizon Telescope collaboration/ Medeiros.

Trong khi xây dựng các mô phỏng về các lỗ đen có khối lượng khác nhau, và đưa các ngôi sao có kích thước bằng Mặt Trời đi qua chúng, các nhà vật lý thiên văn phát hiện các lỗ đen có khối lượng trung bình chỉ "cắn" một vài vết từ các ngôi sao và bỏ phần còn lại.

Trong mô phỏng, mỗi lần ngôi sao quay một vòng quanh lỗ đen, lỗ đen đã ngoạm lấy một miếng. Đến khi ngôi sao chỉ còn lại phần lõi dày đặc, biến dạng, lỗ đen thải nó ra và để phần lõi này bay qua thiên hà, theo mô tả đăng trên The Astrophysical Journal.

“Không thể quan sát trực tiếp các lỗ đen vì chúng không phát ra ánh sáng, thay vào đó, chúng ta phải xem xét sự tương tác giữa các lỗ đen và môi trường", Fulya Kıroğlu, nghiên cứu sinh vật lý thiên văn tại Đại học Khoa học và Nghệ thuật Weinberg và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.

Các ngôi sao đi qua lỗ đen nhiều lần trước khi bị đẩy ra ngoài, và mỗi lần đi qua, ngôi sao bị mất nhiều khối lượng hơn, và phát ra một luồng ánh sáng mỗi khi nó bị lỗ đen xé toạc, theo Kıroğlu. Các luồng sáng này là dấu hiệu giúp các nhà thiên văn học tìm thấy lỗ đen.

Mô hình máy tính cho thấy một ngôi sao bị cắt nhỏ khi nó quay quanh một lỗ đen có khối lượng trung bình. Ảnh: Fulya Kıroğlu/ Northwestern University.

Các nhà vật lý thiên văn vẫn đang cố gắng chứng minh liệu các lỗ đen có khối lượng trung bình có tồn tại hay không. Các giả thuyết đến nay cho rằng khối lượng của một lỗ đen trung bình vào khoảng 3-10 lần khối lượng Mặt Trời. Trong khi đó, lỗ đen siêu lớn thường nằm ở trung tâm của hầu hết thiên hà lớn và có khối lượng gấp hàng triệu đến hàng tỷ lần Mặt Trời.

“Các nhà vật lý thiên văn đã phát hiện ra bằng chứng cho thấy chúng tồn tại, nhưng những bằng chứng đó cũng có thể được giải thích bằng các cơ chế khác. Ví dụ, thứ có vẻ là một lỗ đen khối lượng trung bình có thể là sự tích tụ của các lỗ đen nhỏ có khối lượng tương đương một ngôi sao", Kıroğlu nói.

Trong mô phỏng 3D mới, các ngôi sao có thể hoàn thành tối đa 5 quỹ đạo quanh một lỗ đen có khối lượng trung bình trước khi bị thải ra ngoài. Với mỗi quỹ đạo, ngôi sao bị "ăn" dần và mất nhiều khối lượng hơn.

Tàn dư của ngôi sao bị lỗ đen đẩy ra với tốc độ cực nhanh, đủ để tạo ra một luồng ánh sáng mạnh. Các nhà thiên văn học có thể theo dõi các luồng ánh sáng này để chứng minh sự tồn tại của các lỗ đen khối lượng trung bình vô hình.

“Một số ngôi sao có thể may mắn sống sót sau sự kiện này. Tốc độ lỗ đen phóng ngôi sao ra cao đến mức những ngôi sao này có thể được xác định là những ngôi sao siêu vận tốc, đã được quan sát thấy ở trung tâm của các thiên hà", Kıroğlu nói.

Hoàng Nam