Phát hiện hố đen lớn gấp 30 tỷ lần khối lượng Mặt trời

Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Durham sử dụng thấu kính hấp dẫn để phát hiện siêu hố đen cách Trái đất hàng tỷ năm ánh sáng.

Các nhà thiên văn học phát hiện một trong những hố đen lớn nhất từng được tìm thấy, gấp khoảng 30 tỷ lần khối lượng Mặt trời, bằng cách sử dụng dự đoán của Albert Einstein về thấu kính hấp dẫn. Hố đen khổng lồ ở cách Trái đất 2,7 tỷ năm ánh sáng trong thiên hà sáng nhất cụm Abell 1201, lộ diện do vòm ánh sáng cong từ thiên hà nền bị kéo giãn và nhòe đi bởi lực hấp dẫn cực lớn của nó.

Mô phỏng hố đen làm méo trường không gian - thời gian. (Ảnh: ESA/Hubble).

Hố đen quái vật tồn tại "ở khoảng trên của giới hạn về độ lớn mà các nhà thiên văn học ước tính". Đây có thể là hố đen đầu tiên trong số nhiều vật thể tương tự trong vũ trụ mà nhóm nghiên cứu có thể phát hiện trên bầu trời đêm nhờ kỹ thuật mới. Tìm kiếm hố đen siêu khối lượng chỉ là bước mở đầu trong việc tính toán hố đen phát triển lớn tới mức nào, theo bài báo công bố hôm 28/3 trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Thuyết tương đối tổng quát của Einstein mô tả những vật thể đồ sộ bóp méo trường không gian - thời gian như thế nào. Einstein cho rằng lực hấp dẫn không phải một lực mà là kết quả của độ cong của không gian - thời gian gây ra bởi sự phân bố khối lượng không đồng đều. Đường cong này quyết định cách năng lượng và vật chất di chuyển. Theo một trong những dự đoán nổi tiếng nhất của thuyết tương đối tổng quát, ánh sáng từ thiên hà xa xôi bị bẻ cong bởi lực hấp dẫn của vật thể khổng lồ phía trước, gọi là vòng Einstein. Các nhà thiên văn học có thể sử dụng hiệu ứng mang tên thấu kính hấp dẫn này để phát hiện thiên thể mờ nhạt không thể quan sát bằng cách khác.

"Hầu hết hố đen lớn nhất mà chúng ta biết ở trạng thái hoạt động, trong đó vật chất bị kéo vào gần hố đen nóng lên và giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng, tia X và bức xạ khác", đồng tác giả nghiên cứu James Nightingale, nhà vật lý thiên văn ở Đại học Durham, Anh, cho biết. "Tuy nhiên, thấu kính hấp dẫn cho phép chúng ta nghiên cứu hố đen không hoạt động (loại hố đen không ăn và do đó không tạo ra ánh sáng)".

Sau khi trông thấy vòm ánh sáng cong quanh hố đen không hoạt động, nhóm nghiên cứu sử dụng thông tin về cách nó kéo giãn ánh sáng để xác định kích thước của hố đen. Kết hợp ảnh chụp độ phân giải cao từ kính viễn vọng không gian Hubble và siêu máy tính DiRAC COSMA8, các nhà nghiên cứu mô phỏng hố đen cần lớn tới mức nào để bẻ cong ánh sáng tới mức đó. Họ phát hiện hố đen lớn gấp 30 tỷ lần khối lượng Mặt trời và lớn hơn khoảng 8.000 lần hố đen siêu khối lượng ở trung tâm dải Ngân Hà. Hố đen lớn nhất từng được tìm thấy là, nặng gấp 66 tỷ lần khối lượng Mặt trời.

Nghiên cứu hố đen khổng lồ theo cách trên có thể giúp giới khoa học tìm hiểu cách hố đen phát triển tới kích thước khó tin cũng như tác động của chúng tới quá trình tiến hóa của vũ trụ, theo Nightingale.