Kính Webb phát hiện hố đen khổng lồ ‘ngủ’ sau khi ‘ăn quá nhiều’

Hố đen này, có khối lượng khổng lồ gấp khoảng 400 triệu lần mặt trời, đã hấp thụ một lượng khí và bụi thiên hà lớn, khiến nó “ngủ” sau khi ăn quá nhiều.

Phát hiện này, được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 18/12, càng làm phức tạp thêm câu hỏi về cách các hố đen siêu lớn phát triển nhanh chóng trong vũ trụ sơ khai.

Các hố đen này thường có kích thước rất lớn và thường được tìm thấy trong các thiên hà lớn ở vũ trụ gần, với khối lượng chiếm khoảng 0,1% tổng khối lượng của thiên hà chủ. Tuy nhiên, hố đen được phát hiện trong nghiên cứu có khối lượng tương đương khoảng 40% khối lượng của thiên hà chủ của nó.

Hố đen siêu lớn thường được cho là phát triển thông qua quá trình hợp nhất các hố đen lớn hơn và hấp thụ khí, bụi từ thiên hà chủ. Quá trình này được cho là mất hàng tỷ năm để tạo ra một hố đen siêu lớn. Tuy nhiên, JWST đã phát hiện một hố đen có kích thước lớn ngay từ giai đoạn rất sớm của vũ trụ, khi vũ trụ mới chỉ khoảng 800 triệu năm tuổi.

Điều đáng chú ý là mặc dù có khối lượng khổng lồ, hố đen này lại không hấp thụ khí và bụi với tốc độ nhanh chóng như các hố đen siêu lớn khác. Thay vào đó, nó hấp thụ vật chất với tốc độ rất chậm, chỉ khoảng 1% mức tối đa có thể đối với một hố đen như vậy. Vì hố đen này không phát sáng nhiều như các hố đen khác, nó ở trong trạng thái “ngủ” và khó phát hiện.

Dù đang trong trạng thái “ngủ”, hố đen này vẫn có thể được phát hiện nhờ vào khối lượng khổng lồ của nó. Sự “ngủ” của hố đen cũng cung cấp cơ hội để nghiên cứu về khối lượng và cấu trúc của thiên hà chủ mà nó thuộc về.

Roberto Maiolino, thành viên nhóm nghiên cứu, cho rằng có khả năng những hố đen này “sinh ra đã to”, tức là chúng có thể hình thành với kích thước lớn ngay từ ban đầu. Một khả năng khác là chúng trải qua các giai đoạn hoạt động quá mức, sau đó nghỉ ngơi trong thời gian dài.

Maiolino và nhóm nghiên cứu đã thực hiện mô phỏng về quá trình phát triển của các hố đen siêu lớn trong vũ trụ sơ khai và phát hiện rằng những hố đen này có thể trải qua các đợt “ăn quá mức”. Trong các giai đoạn “ăn quá mức”, hố đen sẽ phát triển cực kỳ nhanh chóng, nhưng những giai đoạn này chỉ kéo dài khoảng 5 – 10 triệu năm, sau đó chúng sẽ “ngủ” trong hàng chục triệu năm.

Maiolino cho biết: “Những đợt bùng phát ngắn này giúp hố đen phát triển nhanh chóng trong khi phần lớn thời gian sẽ ở trạng thái ngủ”. Thời gian ngủ của hố đen này có thể kéo dài từ 10 đến 20 lần thời gian của các giai đoạn “ăn quá mức”, điều này khiến các hố đen trong vũ trụ sơ khai chủ yếu ở trạng thái ngủ và khó được phát hiện.

Việc phát hiện hố đen siêu lớn này là một bước đột phá quan trọng trong việc hiểu rõ hơn về sự hình thành và phát triển của các hố đen trong vũ trụ sơ khai. Nhóm nghiên cứu cho rằng vũ trụ ban đầu có thể chứa đầy những “quái vật” vũ trụ đang ngủ, và có thể chúng ta sẽ phát hiện ra nhiều hố đen như vậy trong tương lai. Tuy nhiên, do tính chất “ngủ đông” của những hố đen này, việc phát hiện chúng sẽ là một thách thức lớn đối với các nhà thiên văn học trong những năm tới.

Ngọc Ánh (theo Space, Daily Mail, Popsci)