Hố đen mới xuất hiện ẩn mình trong cụm sao dày đặc

Hố đen là một trong những vật thể bí ẩn nhất trong vũ trụ. Các hố đen đều rơi vào hai loại: một là các hố đen nhỏ với khối lượng chỉ nặng hơn vài lần so với Mặt Trời; hai là các hố đen siêu khổng lồ với khối lượng tương đương hàng triệu tỷ Mặt Trời.

Nhưng mới đây, các nhà nghiên cứu vừa cho biết đã tìm thấy một loại hố đen mới, được gọi là “hố đen khối lượng trung bình”, khối lượng của các hố đen trong loại này gấp 2.200 lần so với Mặt Trời, và chúng thường nằm ẩn trong các cụm sao dày đặc.

Trước đây, các nhà nghiên cứu cũng đã dự đoán về sự tồn tại của các hố đen khối lượng tầm trung, nhưng họ chỉ ước tính khối lượng của nó vào khoảng 100 đến 1.000 lần Mặt Trời. Nhưng mới đây họ đã quan sát thực tế thấy một hố đen trong nhóm này.

Các hố đen tầm trung giữ manh mối quan trọng về cách các hố đen siêu khổng lồ tại trung tâm các thiên hà trở nên to lớn như thế, vấn đề này vốn vẫn chưa giải thích được dựa vào những hiểu biết của chúng ta về vật lý.

Ông Bulent Kiziltan trưởng khoa nghiên cứu tại Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian cho biết: "Chúng tôi muốn tìm ra những hố đen có khối lượng trung bình, vì chúng là viên gạch nối giữa những hố đen nhỏ và những hố đen siêu khổng lồ. Chúng có thể là những hố đen nguyên thủy trước khi phát triển thành những con quái vật khổng lồ nằm tại tâm thiên hà mà chúng ta thấy ngày nay."

Hố đen tầm trung mới được phát hiện nằm ẩn mình trong một cụm sao cầu được gọi là 47 Tucanae. Cụm sao này nằm cách Trái Đất 13.000 năm ánh sáng, ở phía nam chòm sao Tucana.

Cụm sao 47 Tucanae chứa hàng ngàn ngôi sao cùng khoảng hai mươi pulsar (tàn dư của những ngôi sao đã chết) trong một không gian hình cầu có đường kính chỉ khoảng 120 năm ánh sáng. Các nhà nghiên cứu từ lâu vẫn tìm kiếm về sự tồn tại của một hố đen bên trong lõi của cụm sao này.

Trong một nghiên cứu mới nhất, nhóm nghiên cứu đã dùng hai cách tiếp cận khác nhau để xác định được loại hố đen mới này. Đầu tiên, họ theo dõi chuyển động tổng thể của các ngôi sao trong toàn bộ cụm sao chứ không chỉ theo dõi riêng một hoặc hai ngôi sao cụ thể.

Sau đó, họ quan sát về những pulsar trong cụm sao. Pulsar là tàn dư của những ngôi sao đã chết, phóng những vụ nổ lớn vào vũ trụ ở dạng tín hiệu vô tuyến. Các pulsar trong 47 Tucanae cũng trở nên kỳ lạ so với những pulsar ở các cụm sao khác, và điều khiến chúng trở nên như thế là do có một hố đen nằm giữa chúng.

Thực hiện mô phỏng trên máy tính, các nhà nghiên cứu đã tính toán được rằng cụm sao này phải chứa một hố đen có khối lượng trung bình. Hố đen này có khối lượng vào khoảng 2.200 lần khối lượng Mặt Trời đã bao gồm sai số, với mức ít nhất là 1.400 lần và cao nhất là 3.700 lần khối lượng Mặt Trời.

Các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm hiểu thêm về loại hố đen mới này để có được một cái nhìn rõ ràng về cách chúng hoạt động. Kỹ thuật này có thể được sử dụng để tìm thêm nhiều hố đen tầm trung khác trong vũ trụ, họ đã lên danh sách những cụm sao tiềm năng để tìm kiếm.

Vậy là chúng ta đã tiến gần hơn đến câu trả lời về những bí ẩn của hố đen siêu khổng lồ, hy vọng trong tương lai chúng ta sẽ hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của những con quái vật nằm tại các tâm thiên hà này.