Kính thiên văn Hubble của NASA phát hiện điểm đen hiếm gần Trái đất

Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA đã thu được bằng chứng thuyết phục về một loại lỗ đen hiếm gặp, mang đến cho các nhà thiên văn học những hiểu biết mới về lĩnh vực khó nắm bắt của các lỗ đen “cỡ trung bình”.

Nằm ở trung tâm của cụm sao hình cầu gần nhất, cách Trái đất khoảng 6.000 năm ánh sáng, khám phá đáng chú ý này đã bổ sung thêm hiểu biết của chúng ta về bí ẩn vũ trụ này.

Thiếu liên kết

Lỗ đen có hai kích cỡ khác nhau: nhỏ và siêu lớn. Các lỗ đen nhỏ, được hình thành từ tàn dư của các ngôi sao lớn, nằm rải rác khắp thiên hà của chúng ta, trong khi các lỗ đen siêu lớn, gấp hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ lần khối lượng Mặt trời của chúng ta, thống trị các trung tâm thiên hà.

Tuy nhiên, mắt xích còn thiếu là các lỗ đen cỡ trung bình, nặng từ 100 đến 100.000 lần khối lượng Mặt trời và sự hình thành, phân bố cũng như độ hiếm của chúng khiến các nhà khoa học bối rối.

Các nhà thiên văn học trước đây đã phát hiện ra các lỗ đen có kích thước trung bình bằng cách sử dụng nhiều kỹ thuật quan sát. Hai ứng cử viên nổi bật, 3XMM J215022.4-055108 và HLX-1, cư trú trong các cụm sao dày đặc ở rìa xa của thiên hà.

Những vật thể khổng lồ này, có khối lượng tương đương với hàng chục nghìn mặt trời, trước đây có thể nằm ở trung tâm của các thiên hà lùn.

Ngoài ra, việc tìm kiếm các lỗ đen trung gian đã được tăng cường bởi đài quan sát tia X Chandra, cho thấy một loạt các khám phá tiềm năng đáng kể vào năm 2018.

Trong thiên hà Milky Way của chúng ta, những nghi ngờ về các lỗ đen cỡ trung bình trong các cụm sao hình cầu dày đặc đã xuất hiện. Tuy nhiên, bằng chứng kết luận vẫn khó nắm bắt do dữ liệu hạn chế và các lý thuyết thay thế.

Giờ đây, khai thác khả năng đáng kinh ngạc của Kính viễn vọng Không gian Hubble, các nhà thiên văn học đã bắt đầu cuộc tìm kiếm lỗ đen chưa từng có ở lõi của cụm sao hình cầu Messier 4 (M4).

Nỗ lực này đã dẫn đến khả năng phát hiện ra một lỗ đen cỡ trung bình, ước tính khối lượng gấp khoảng 800 lần Mặt trời của chúng ta.

Mặc dù không thể nhìn thấy bằng quan sát trực tiếp, nhưng sự hiện diện của lỗ đen được suy ra thông qua phân tích chuyển động của một ngôi sao trong trường hấp dẫn của nó.

Đọc thêm: Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA chụp được các cụm thiên hà khổng lồ uốn cong ánh sáng

12 năm quan sát

Phân tích 12 năm quan sát, các nhà thiên văn học đã theo dõi chuyển động chính xác của các ngôi sao riêng lẻ trong M4, củng cố các ước tính về khối lượng của lỗ đen.

Dữ liệu Hubble loại trừ những giải thích thay thế như các cụm dày đặc tàn dư sao chưa được giải quyết hoặc các lỗ đen nhỏ hơn quay quanh nhau.

Độ đặc của vùng được quan sát thách thức các lý thuyết thay thế, phản đối các mô phỏng số cố gắng bắt chước mật độ của các lỗ đen, sao neutron và sao lùn trắng trong một không gian nhỏ như vậy. Những mô phỏng này không tái tạo được khối lượng rất dày đặc được tìm thấy trong M4.

Nếu đối tượng bị nghi ngờ không phải là một lỗ đen cỡ trung bình đơn lẻ, thì sẽ cần khoảng 40 lỗ đen nhỏ hơn chen chúc trong một đường kính bằng một phần mười năm ánh sáng để giải thích chuyển động quan sát được của ngôi sao.

Cấu hình này sẽ trở nên không ổn định động, dẫn đến kết hợp hoặc giải phóng.

Mặc dù bằng chứng chỉ rõ sự tồn tại của các lỗ đen cỡ trung bình, Eduardo Vitral, tác giả chính của nghiên cứu, vẫn thận trọng.

“Mặc dù chúng tôi không thể hoàn toàn xác nhận rằng đó là trọng tâm, nhưng chúng tôi có thể chỉ ra rằng nó rất nhỏ. Nó quá nhỏ để chúng tôi giải thích ngoài việc nó là một lỗ đen. Ngoài ra, có thể có một ngôi sao cơ chế mà chúng tôi không biết.” Tôi không biết về, ít nhất là -ít nhất trong vật lý hiện tại,” Vitral nói trong một tuyên bố.

Những bài viết liên quan: Kính viễn vọng không gian Hubble của NASA bắt được lỗ đen đang chạy kỳ lạ