Các nhà thiên văn học sử dụng kính viễn vọng ảo lớn cỡ Trái Đất để chụp dòng vật chất phun ra từ hố đen siêu khối lượng ở giữa thiên hà Messier 87.
Dòng vật chất phun ra từ hố đen M87 nhanh gần bằng vận tốc ánh sáng. Ảnh: R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Bức ảnh mới ghi hình hố đen siêu khối lượng ở trung tâm thiên hà Messier 87 (M87). Đây là hố đen đầu tiên mà con người từng chụp ảnh trực tiếp. Hình ảnh hé lộ khoảnh khắc gốc của dòng tia di chuyển ở tốc độ gần với vận tốc ánh sáng nối liền với vật chất xoay tròn xung quanh hố đen siêu khối lượng trước khi bị hút vào bề mặt của nó, trong quá trình mang tên call accretion. Các nhà nghiên cứu mô tả chi tiết bức ảnh hôm 26/4 trên tạp chí Nature.
Bức ảnh chụp trước đó chụp dòng tia phun ra và hố đen siêu khối lượng, nhưng không ở cạnh nhau. “Bức ảnh mới này hoàn thiện bức tranh bằng cách thể hiện khu vực xung quanh hố đen và dòng tia cùng lúc”, nhà thiên văn học Jae-Young Kim ở Đại học Quốc gia Kyungpook tại Hàn Quốc và Viện Thiên văn học vô tuyến Max Planck, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.
Bức ảnh lịch sử đầu tiên của hố đen M87, lớn gấp 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt Trời và cách Trái Đất 55 triệu năm ánh sáng, được chụp bởi Kính viễn vọng Chân trời sự kiện (EHT) vào năm 2017 và công bố hai năm sau đó. Ảnh chụp mới của M87 và dòng tia phun ra từ nó ra đời từ dữ liệu năm 2018 của cụm kính viễn vọng Global Millimetre VLBI Array (GMVA), kính viễn vọng Greenland, cụm kính viễn vọng Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), kết hợp với nhau để tạo thành thiết bị ảo lớn cỡ Trái Đất (tương tự mạng lưới EHT).
Phần lớn hoặc tất cả thiên hà lớn đều có hố đen siêu khối lượng ở trung tâm. Một số hố đen như M87 tiêu thụ lượng lớn vật chất ở dạng khí gas và bụi, thậm chí cả những ngôi sao kém may mắn tới quá gần. Kết quả là hố đen phun ra dòng tia cực mạnh, di chuyển ở vận tốc gần bằng ánh sáng và có thể trải dài hàng nghìn năm ánh sáng, đôi khi vượt qua cả ranh giới của thiên hà chứa chúng. Tuy nhiên, giới nghiên cứu vẫn chưa hiểu rõ hố đen siêu khối lượng làm vậy bằng cách nào. Theo Ru-Sen Lu, nhà khoa học ở Đài quan sát Thiên văn Thượng Hải, họ cần quan sát nguồn gốc dòng tia ở gần hố đen hết mức có thể.
Ngoài chứng minh dòng tia bắt nguồn từ hố đen siêu khối lượng, bức ảnh mới cũng cho thấy bóng của hố đen. Khi vật chất xoay quanh hố đen siêu khối lượng ở vận tốc gần bằng ánh sáng do tác động của lực hấp dẫn khổng lồ của nó. Vật chất nóng lên và phát sáng, tạo ra vòng tròn màu vàng như trong ảnh chụp M87 và hố đen siêu khối lượng ở trung tâm dải Ngân Hà, Sagittarius A* (Sgr A*). Ở giữa quầng sáng màu vàng là bóng tối hoàn toàn. Đó là chiếc bóng của hố đen.
Bức ảnh mới của M87 cũng khác ảnh chụp từ kính viễn vọng EHT ở chỗ nó ghi hình khu vực đó ở bước sóng ánh sáng dài hơn, ảnh hưởng tới những gì các nhà thiên văn học có thể nhìn thấy. Ở bước sóng này, họ có thể quan sát cách dòng tia xuất hiện từ vòng phát xạ xung quanh hố đen siêu khối lượng, theo Thomas Krichbaum, nhà nghiên cứu ở Viện thiên văn học vô tuyến Max Planck. Kích thước của vòng tròn trong ảnh mới lớn hơn 50% so với ảnh của EHT. Chênh lệch này chỉ ra hố đen M87 đang ăn vật chất nhanh hơn trước.
Sử dụng mạng lưới kính viễn vọng, các nhà thiên văn học sẽ tìm cách hiểu rõ hố đen siêu khối lượng phun ra dòng vật chất cực mạnh như thế nào. Kết quả quan sát cũng sẽ giúp họ lý giải nhiều quá trình phức tạp xảy ra gần hố đen.
An Khang (Theo Space)
