Phát hiện 'ngôi sao' lỗ đen phát sáng đỏ rực từ vũ trụ sơ khai

"Ngôi sao" lỗ đen được ước tính có kích thước lớn hơn Mặt Trời hơn 100.000 lần. Ảnh: Đại học Hawaii

"Đốm đỏ" bí ẩn nhất trong dữ liệu của James Webb

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã đưa ra phát hiện sau khi phân tích dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) của NASA và tập trung vào một đốm đỏ bí ẩn trong những bức ảnh chụp vũ trụ sơ khai.

Thiên thể này nằm trong chòm sao Cá Voi, cách Trái Đất hàng tỉ năm ánh sáng và được cho là hình thành khoảng 660 triệu năm sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang), thời điểm được xem là khởi đầu của vũ trụ theo mô hình vũ trụ học hiện nay.

Các phép đo cho thấy vật thể có đặc điểm giống một ngôi sao khổng lồ nhưng lại phát ra năng lượng mạnh gấp khoảng 100 tỉ lần bất kỳ ngôi sao nào từng được biết đến. Mức năng lượng này gần với những gì các nhà thiên văn quan sát thấy ở các lỗ đen hơn là ở các ngôi sao thông thường.

"Chúng tôi đã phát hiện ra một loại thiên thể mới – một 'ngôi sao' lỗ đen", Tiến sĩ Rohan Naidu, thuộc Viện Vật lý Thiên văn và Nghiên cứu Vũ trụ Kavli, Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cho biết.

Theo ông, vật thể này vừa phát ra năng lượng đặc trưng của lỗ đen, vừa thể hiện những dấu hiệu thường chỉ xuất hiện ở các ngôi sao.

Trước đó, các nhà khoa học sử dụng James Webb để tìm kiếm những thiên hà xa nhất từng được biết đến.

Sau khi nghiên cứu thành công thiên hà MoM-z14, được hình thành chỉ khoảng 280 triệu năm sau Big Bang, nhóm nghiên cứu tiếp tục phân tích những vật thể bất thường khác trong dữ liệu của kính viễn vọng.

Trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature, các nhà thiên văn mô tả cách họ tập trung vào một đốm đỏ cực sáng mang tên MoM-BH-1*, được xem là vật thể đỏ nhất từng xuất hiện trong kho dữ liệu của James Webb.

"Ánh sáng của nó gần như hoàn toàn là màu đỏ và đột ngột biến mất dưới một bước sóng nhất định. Đặc điểm này ấn tượng đến mức không thể so sánh với bất kỳ loại thiên thể nào từng được biết đến", Tiến sĩ Naidu cho biết.

Các mô phỏng bằng máy tính cho thấy đây không phải một ngôi sao khổng lồ được nuôi dưỡng bằng phản ứng nhiệt hạch như thông thường.

Thay vào đó, vật thể nhiều khả năng là một lỗ đen được bao bọc bởi lớp khí cực dày, khiến nó phát ra bức xạ và trông giống như một ngôi sao phát sáng.

Có thể giải mã bí ẩn về các lỗ đen siêu khối lượng

Nếu giả thuyết này được xác nhận, các nhà nghiên cứu cho rằng nhiều "đốm đỏ nhỏ" bí ẩn khác (Little Red Dots – LRD) xuất hiện trong hầu hết các ảnh không gian sâu của James Webb cũng có thể là những "ngôi sao" lỗ đen tương tự.

Theo Tiến sĩ Naidu, các thiên thể này có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa của các thiên hà và là "hạt giống" hình thành nên các lỗ đen siêu khối lượng ngày nay, chẳng hạn lỗ đen nằm ở trung tâm Dải Ngân hà.

"Trong nhiều thập kỷ, chúng ta đã dự đoán rằng hẳn phải có điều gì đó phi thường đang diễn ra trong vũ trụ sơ khai. Những 'ngôi sao' lỗ đen có thể chính là điều đó. Chúng có thể đại diện cho giai đoạn đầu tiên, còn được bao bọc, trong hành trình hình thành của hầu hết các lỗ đen siêu khối lượng", ông nói.

Các lỗ đen siêu khối lượng hiện diện tại trung tâm của phần lớn các thiên hà và được cho là có vai trò quyết định sự tiến hóa của chúng.

Theo Tiến sĩ Naidu, những lỗ đen này có thể chi phối thời điểm các ngôi sao được hình thành và khi nào quá trình đó kết thúc, từ đó ảnh hưởng đến toàn bộ diễn biến tiếp theo của thiên hà, bao gồm sự hình thành các hành tinh, khả năng xuất hiện sự sống và cuối cùng là sự ra đời của các nền văn minh có thể nghiên cứu lịch sử của vũ trụ.