Phát hiện 3 lỗ đen siêu 'khủng' cùng tồn tại trong thiên hà cổ đại
Các nhà nghiên cứu thiên văn lần đầu tiên phát hiện ba lỗ đen siêu khối lượng trong thiên hà cổ đại J0148-4214.
Ánh sáng từ thiên hà J0148-4214 đã du hành hơn 12,5 tỷ năm để tới Trái Đất, và nó đã phản chiếu lại hình ảnh của vũ trụ ở thời điểm chỉ khoảng 1,2 tỷ năm sau vụ nổ Big Bang. Mở ra cho giới thiên văn học cái nhìn kinh ngạc về màn hợp nhất 3 lỗ đen siêu khối lượng ở thời kỳ sơ khai.
Theo đó, dữ liệu quang phổ hydro thu được cho thấy cả ba lỗ đen đều đang tích cực hút vật chất từ đĩa bồi tụ xung quanh. Hai trong số ba lỗ đen nằm rất gần trung tâm và chỉ cách nhau 620 năm ánh sáng, trong khi lỗ đen còn lại cách trung tâm khoảng 5.500 năm ánh sáng.
Minh họa một thiên hà xa xôi với ba lỗ đen khổng lồ với các đĩa bồi tụ sáng rực.
Lộ trình hợp nhất khổng lồ và vai trò của kính viễn vọng James Webb
Nhờ kỹ thuật đo trắc lượng quang phổ hiện đại, các nhà khoa học đã phân tách chính xác vị trí và đo lường khối lượng của từng vật thể. Kết quả cho thấy khối lượng của chúng lần lượt gấp khoảng 80 triệu, 0,6 triệu và 2 triệu lần khối lượng Mặt Trời. Đáng chú ý, lỗ đen nhỏ nhất lại sở hữu tốc độ bồi tụ vật chất cực nhanh vượt qua cả giới hạn phát triển cơ bản Eddington.
Tiến sĩ Giovanni Mazzolari từ Viện Max Planck cho biết tổng khối lượng sao của toàn bộ thiên hà đạt khoảng 1,3 tỷ lần khối lượng Mặt Trời, trong đó các lỗ đen chiếm tỷ trọng rất lớn. Hai lỗ đen ở trung tâm được dự báo sẽ sáp nhập hoàn toàn trong vòng vài trăm triệu năm tới. Hiện tượng này củng cố giả thuyết cho rằng các vụ hợp nhất là con đường then chốt giúp lỗ đen tăng trưởng thần tốc trong vũ trụ non trẻ.
Đối với lỗ đen thứ ba nằm ở vùng rìa, giới nghiên cứu nhận định nó có thể là tàn dư bị văng ra sau một vụ va chạm trước đó hoặc đang tiếp tục di chuyển dần vào trong. Phát hiện mang tính đột phá này ghi nhận công lao lớn từ thiết bị quang phổ trường tích hợp NIRSpec-IFS trên kính viễn vọng không gian James Webb. Nếu không có công nghệ phân giải không gian chi tiết này, giới thiên văn học có thể đã bỏ sót hai trong số ba lỗ đen.
Bản đồ thiên hà xa xôi J0148-4214 trong phổ hydro ion hóa với vị trí của các lỗ đen.
Công trình nghiên cứu mở ra bước ngoặt mới trong việc giải mã lịch sử tiến hóa của các cấu trúc vĩ mô thời kỳ sơ khai. Hiện tượng các hố đen khổng lồ tụ họp tạo tiền đề quan trọng cho việc phát hiện các sóng hấp dẫn bằng các đài quan sát trong tương lai. Nhân loại đang ngày càng tiến gần hơn tới việc hiểu rõ nguồn gốc hình thành của những quái vật không gian bí ẩn nhất vũ trụ.