Webb phát hiện ra lỗ đen siêu lớn lâu đời nhất 13,2 tỷ năm tuổi, một con quái vật vũ trụ

[VNR Content]

Các nhà khoa học đã phát hiện ra lỗ đen lâu đời nhất, một con quái vật vũ trụ được hình thành chỉ 470 triệu năm sau Vụ nổ lớn. Những phát hiện được công bố hôm thứ Hai đã xác nhận những gì cho đến nay vẫn là giả thuyết cho rằng các lỗ đen siêu lớn tồn tại vào buổi bình minh của vũ trụ. Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA và Đài quan sát Tia X Chandra đã hợp tác trong năm qua để thực hiện các quan sát.

Với vũ trụ là 13,7 tỷ năm tuổi, điều đó khiến tuổi của lỗ đen này là 13,2 tỷ năm. Điều đáng kinh ngạc hơn nữa đối với các nhà khoa học là lỗ đen này thật to lớn - lớn gấp 10 lần lỗ đen trong Dải Ngân hà của chúng ta. Lỗ đen là một vùng không-thời gian nơi lực hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra. Chúng là những nguồn hấp dẫn mạnh mẽ có thể nuốt chửng bụi và khí xung quanh, cũng như các hành tinh và thậm chí cả các lỗ đen khác. Các nhà thiên văn học từ lâu đã tranh luận về cách các lỗ đen đầu tiên trong vũ trụ phôi thai hình thành, và các lỗ đen mới được phát hiện quá cũ và lớn đến mức chúng cung cấp manh mối quan trọng cho các nhà thiên văn học. Dựa trên tia X được phát hiện bởi kính viễn vọng như James Webb, các nhà nghiên cứu tin rằng nó được hình thành trực tiếp bởi sự sụp đổ của một đám mây khí khổng lồ. Tác giả chính Akos Bogdan thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian cho biết người ta tin rằng nó nặng từ 10 đến 100% khối lượng của tất cả các ngôi sao trong thiên hà của nó. Ông lưu ý rằng tỷ lệ đó không bằng tỷ lệ rất nhỏ của các lỗ đen trong Dải Ngân hà của chúng ta và các thiên hà lân cận khác – ước tính khoảng 0,1%. Priyamvada Natarajan của Đại học Yale, người tham gia nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Astronomy, cho biết: “Vũ trụ còn rất sớm mới trở thành một vật thể khổng lồ như vậy. Thật đáng kinh ngạc khi thứ này thực sự đã tồn tại cùng với thiên hà của nó từ rất sớm trong vũ trụ”.

Kính viễn vọng Không gian James Webb. Các nhà nghiên cứu tin rằng lỗ đen được hình thành từ những đám mây khí khổng lồ sụp đổ trong một thiên hà cạnh thiên hà có các ngôi sao. Hai thiên hà hợp nhất và lỗ đen tiếp quản. Theo Natarajan, việc Chandra phát hiện ra nó qua tia X xác nhận "không còn nghi ngờ gì nữa rằng đó là một lỗ đen". Với tia X, “bạn thực sự đang thu được khí đang bị hút vào lỗ đen, tăng tốc và nó bắt đầu phát sáng trong tia X”, cô nói. Cô nói thêm, đây được coi là một chuẩn tinh vì nó đang phát triển tích cực và khí sáng đến mức chói mắt. Vì nó cách chúng ta 13,2 tỷ năm ánh sáng nên ánh sáng từ lỗ đen phải mất 13,2 tỷ năm mới đến được các kính viễn vọng của NASA, nghĩa là họ đang nhìn thấy ánh sáng phát ra từ một vật thể tồn tại vào thời điểm đó 13,2 tỷ năm trước.

Thậm chí lỗ đen cũ hơn có thể đã được phát hiện​

Theo các nhà khoa học, chỉ riêng kính thiên văn Webb có thể đã phát hiện ra một lỗ đen già hơn 29 triệu năm tuổi, nhưng nó vẫn chưa được quan sát bằng tia X và chưa được xác minh. Natarajan mong đợi nhiều lỗ đen sớm hơn sẽ được tìm thấy – có lẽ không xa lắm, nhưng vẫn khá xa. Cô nói: “Chúng tôi đang mong đợi một cánh cửa mới sẽ mở ra trong vũ trụ và tôi nghĩ đây là vết nứt đầu tiên”.

Kính viễn vọng Không gian Chandra. Hai kính viễn vọng không gian – Webb và Chandra – đã sử dụng một kỹ thuật gọi là thấu kính hấp dẫn để phóng đại vùng không gian nơi thiên hà UHZ1 này và lỗ đen của nó tọa lạc. Các kính thiên văn đã sử dụng ánh sáng từ một cụm thiên hà gần hơn nhiều, cách Trái đất chỉ 3,2 tỷ năm ánh sáng, để phóng đại UHZ1 và lỗ đen của nó ra xa hơn nhiều ở phía sau. Natarajan nói: “Đó là một vật thể khá mờ nhạt và nhờ may mắn, thiên nhiên đã phóng đại nó cho chúng ta”. Ra mắt vào năm 2021 ở điểm cách xa một triệu dặm (1,6 triệu km), Webb là đài quan sát thiên văn lớn nhất và mạnh nhất từng được đưa vào vũ trụ; nó nhìn thấy vũ trụ trong vùng hồng ngoại. Chandra lớn tuổi hơn nhiều, được phóng vào quỹ đạo năm 1999, có tầm nhìn tia X. Bogdan nói: “Tôi thực sự thấy ngạc nhiên khi Chandra có thể thực hiện những khám phá đáng kinh ngạc như vậy sau 24 năm kể từ khi ra mắt”.