Bất ngờ phát hiện hố đen gần Trái đất mà bấy lâu nay chúng ta không hề biết

Trong quá trình quan sát và nghiên cứu hai ngôi sao có quỹ đạo quay kì lạ quanh nhau, các nhà thiên văn học đã bất ngờ phát hiện ra hố đen với khoảng cách gần với Trái đất.

Phát hiện này được công bố vào ngày 6/5 trên tạp chí Astronomy & Astrophysics. Hố đen mới được phát hiện nằm trong hệ sao HR 6819, cách Trái đất 1.011 năm ánh sáng và có khối lượng lớn gấp bốn lần Mặt Trời.

Theo National Geographic, hố đen này gần hơn khoảng 2.500 năm ánh sáng so với hố đen gần nhất biết đến trước đây.

Minh họa hố đen ở hệ sao HR 6819, trong đó quỹ đạo của hai ngôi sao được vẽ bằng màu xanh, còn hố đen được tô màu đỏ. (Ảnh: ESO).

Gần ngay trước mắt mà không biết

"Dường như nó nằm ngay ở đó mà chúng ta không nhìn thấy. Đây là hệ sao rất sáng và con người đã nghiên cứu từ những năm 1980, nhưng ngày càng phát hiện nhiều bất ngờ", Kareem El-Badry, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại đại học California, Berkeley chia sẻ.

Ở quy mô con người, một nghìn năm ánh sáng là khoảng cách mênh mông, nhưng xét theo sơ đồ của thiên hà trải rộng hơn 100.000 năm ánh sáng, hệ sao HR 6819 được coi là có vị trí khá gần với Trái đất, và cho thấy dải thiên hà Milky Way có thể còn nhiều hố đen mà con người chưa biết tới.

Trong bức ảnh chụp từ kính thiên văn, hệ sao HR 6819 nằm ở chính giữa. Hai ngôi sao rất gần nhau và nhìn giống như là một. (Ảnh: ESO).

Từ lâu, các nhà nghiên cứu đã ước tính Dải Ngân hà của chúng ta là ngôi nhà của hàng trăm triệu hố đen, những vật thể cực kỳ dày đặc này có lực hấp dẫn rất mạnh, ngay thậm chí ánh sáng cũng không thể thoát ra. Tuy vậy, việc khám phá ra các hố đen được cho là một công việc vô cùng khó khăn.

Một số hố đen nằm ở gần các vùng khí, do vậy phát ra tia X khi ảnh hưởng tới vật chất xung quanh. Tuy nhiên, phần lớn các hố đen trong thiên hà vô hình, vì vậy cách duy nhất để tìm thấy chúng là thông qua việc quan sát những tác động hấp dẫn của hố đen lên các vật thể xung quanh.

Khám phá tình cờ

Trong trường hợp hố đen vừa được tìm ra, các nhà khoa học thực tế không đi tìm hố đen mà đang nghiên cứu hai ngôi sao xoay quanh nhau. Ngôi sao ngoài cùng, được gọi là ngôi sao Be, có diện tích lớn hơn nhiều lần so với Mặt Trời. Tại đường xích đạo, bề mặt của ngôi sao xoay với vận tốc khoảng 482.000m/giây, nhanh hơn 200 lần so với đường xích đạo của Mặt Trời.

”Nó quay nhanh đến nỗi những vật chất bên trong ngôi sao gần như tự bay đi” - Thomas Rivinius, nhà thiên văn học tại Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) ở Chile cho biết.

Vào năm 2004, quan sát từ kính viễn vọng MPG/ESO tại đài thiên văn La Silla, Chile cho thấy bên cạnh đôi sao này có thể có một vật thể khác. Năm năm sau, Stan Stefl của Đài thiên văn Nam châu Âu đề nghị xem xét lại các vật thể, trong đó có gợi ý về một lỗ đen ẩn nấp trong HR 6819. Nhưng vào năm 2014, Stefl đã mất trong một tai nạn xe hơi, khiến công trình buộc dừng lại.

Lỗ đen trong hệ sao LB-1, được công bố cuối năm 2019, đã mở đường cho phát hiện mới này. (Ảnh: AFP).

Vào tháng 11/2019, Rivinius, đồng nghiệp lâu năm của Stefl, đã thấy được nhiều bằng chứng mới để xem xét lại HR 6819. Các nhà khoa học Trung Quốc đã công bố tìm ra lỗ đen với khối lượng cực lớn trong hệ sao LB-1 thuộc dải Ngân Hà, thách thức những lý thuyết vũ trụ học trước đây.

Về lý thuyết, một ngôi sao có kích thước tương tự Mặt Trời của chúng ta không thể tạo ra lỗ đen có kích thước khổng lồ như LB-1. Nhóm của Rivinius nhận thấy dữ liệu của LB-1 rất giống với những gì họ đã thấy nhiều năm trước ở hệ HR 6819. Sau các giả thuyết được đặt ra và loại trừ, vật thể thứ ba bí ẩn này đã được giới nghiên cứu đưa ra kết luận: một hố đen

Các nhà khoa học dẫn đầu bởi đồng tác giả nghiên cứu Petr Hadrava sẽ phân tích ánh sáng của HR 6819 và quang phổ chính xác của hai ngôi sao, giúp xác định danh tính của chúng. Kính viễn vọng không gian Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đang trong quá tình lập bản đồ Dải Ngân hà với độ chính xác chưa từng có, có khả năng cung cấp thêm nhiều chi tiết về quỹ đạo của HR 6819.

Theo ông Rivinius, những thành quả thu lại được từ khám phá này sẽ là một sự tri ân đối với những gì Stan Štefl đã làm. Nhờ kĩ thuật thoa kế, kết hợp nhiều kính thiên văn với nhau, rất có thể trong tương lai những bức ảnh đầu tiên về hố đen siêu lớn này sẽ được tiết lộ.

"Thường thì khi có hố đen và ngôi sao ở gần, chúng ta sẽ không quan sát được ngôi sao xoay quanh hố đen. Tuy nhiên hố đen này rất gần, do vậy chúng ta có thể quan sát được các chuyển động, và đồng nghĩa có thể đo đạc chính xác hơn khối lượng của nó", đồng tác giả nghiên cứu Marianne Heida kết luận.