Phát hiện hố đen đặc biệt khó tìm ở gần dải Ngân hà

Một nhóm các chuyên gia quốc tế nổi tiếng đã tìm thấy một hố đen sao (hay hố đen khối lượng sao) im lìm trong Đám mây Magellan Lớn, một thiên hà ở cạnh dải Ngân hà. Nhóm nghiên cứu bao gồm nhà nghiên cứu Kareem El-Badry, được các nhà thiên văn học đặt biệt danh là “kẻ hủy diệt lỗ đen”, của Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard & Smithsonian (CfA).

Trưởng nhóm nghiên cứu Tomer Shenar, nghiên cứu sinh tại Đại học Amsterdam, Hà Lan cho biết: “Lần đầu tiên nhóm chúng tôi cùng nhau báo cáo về việc phát hiện một hố đen thay vì bác bỏ nó. Chúng tôi phát hiện ra rằng ngôi sao tạo ra hố đen đã biến mất mà không có bất kỳ dấu hiệu nào của một vụ nổ mạnh”.

Các hố đen khối lượng sao hình thành khi các ngôi sao khổng lồ kết thúc vòng đời và sụp đổ dưới trọng lực của chính chúng. Trong một hệ nhị phân gồm hai ngôi sao quay xung quanh nhau, quá trình này để lại một hố đen trên quỹ đạo với một ngôi sao đồng hành. Hố đen ở trạng thái “im lìm” nếu nó không phát ra mức bức xạ tia X cao như thông thường, đó là cách những hố đen như vậy được phát hiện.

Khám phá trên là kết quả sau 6 năm quan sát từ Kính viễn vọng rất lớn (VLT) của Đài quan sát miền nam châu Âu (ESO). Hố đen mới có khối lượng ít nhất lớn gấp 9 lần Mặt trời và nằm trong hệ nhị phân VFTS 243 cùng với ngôi sao xanh nóng nặng gấp 25 lần Mặt trời. Hố đen im lìm đặc biệt khó phát hiện do chúng không tương tác nhiều với môi trường xung quanh.

Đồng tác giả Julia Bodensteiner, một nhà nghiên cứu tại ESO, cho biết: “Trong hơn 2 năm nay, chúng tôi đã tìm kiếm các hệ thống nhị phân như vậy. Tôi rất hào hứng khi nghe về VFTS 243, đây là ứng cử viên thuyết phục nhất được báo cáo cho đến nay”.

Để tìm ra VFTS 243, nhóm nghiên cứu kiểm tra gần 1.000 ngôi sao lớn trong vùng tinh vân Tarantula Nebula thuộc Đám mây Magellan Lớn, tìm kiếm các ngôi sao có thể có hố đen đồng hành.

Khám phá này cũng cho phép nhóm nghiên cứu có cái nhìn độc đáo về các quá trình đi kèm với sự hình thành các hố đen. Giới thiên văn học cho rằng hố đen khối lượng sao hình thành khi lõi của một ngôi sao lớn sụp đổ, nhưng không rõ liệu sự kiện có đi kèm vụ nổ siêu tân tinh cực mạnh hay không.

Shenar giải thích: “Ngôi sao hình thành hố đen ở VFTS 243 dường như đã sụp đổ hoàn toàn mà không có dấu hiệu của một vụ nổ trước đó. Bằng chứng cho vụ ‘sụp đổ trực tiếp’ này đã xuất hiện gần đây, nhưng nghiên cứu của chúng tôi được cho là cung cấp một trong những dấu hiệu trực tiếp nhất. Điều này có ý nghĩa to lớn đối với nguồn gốc của sự hợp nhất hố đen trong vũ trụ”.

Hố đen trong VFTS 243 được tìm thấy sau 6 năm quan sát về tinh vân Tarantula Nebula bằng thiết bị Fiber Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES). FLAMES cho phép các nhà thiên văn quan sát hơn 100 vật thể cùng lúc, tiết kiệm đáng kể thời gian so với việc nghiên cứu từng vật thể một.

Nhóm nghiên cứu hy vọng công việc của họ sẽ giúp phát hiện ra các hố đen có khối lượng sao khác quay quanh các ngôi sao lớn. Hàng nghìn hố đen như vậy được cho là tồn tại trong dải Ngân hà và Đám mây Magellan.