Từ vài chục năm nay, các nhà khoa học đã tìm kiếm bằng chứng cho giả thuyết rằng có các lỗ đen bao xung quanh một lỗ đen siêu trọng tên là Sagittarius A* nằm ở trung tâm của dải Ngân Hà, nhưng họ vẫn chưa tìm được.

Dải Ngân Hà (ảnh: Shutterstock)

Bằng cách thay đổi phương án tiếp cận một chút, các nhà thiên văn học đã tìm được bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho giả thuyết này, mở ra cơ hội nghiên cứu mối quan hệ tương quan giữa các lỗ đen thông thường và lỗ đen siêu trọng.

Có đôi khi, một lỗ đen bị hút vào và bị giữ trong vùng lân cận của một lỗ đen siêu trọng, chúng sẽ ngả về phía một ngôi sao ở gần đó để tạo ra một sao đôi. Sự kết hợp này tạo ra một vụ nổ tia X rất lớn – manh mối quý giá mà những nhà nghiên cứu có thể tìm thấy.

>>Cấu trúc đáng kinh ngạc xuất hiện sau khi lập bản đồ 8.000 thiên hà (video)

“Đây một cách rõ ràng để tìm kiếm lỗ đen,” ông Chuck Hailey, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Columbia, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết. “Nhưng Trung tâm Dải Ngân Hà quá xa Trái Đất; những vụ nổ như vậy khi đến chỗ chúng ta thì đã trở nên yếu đến nỗi chỉ có thể quan sát được một lần trong 100 tới 1000 năm.”

Vì vậy, Hailey và nhóm nghiên cứu đã tìm một hướng nghiên cứu khác. Họ tìm kiếm chùm tia X yếu hơn nhưng ổn định hơn từ cặp sao đôi sau khi chúng hình thành, và đã ổn định ở trạng thái nghỉ. Với dữ liệu lưu trữ sẵn có từ Đài quan sát tia X Chandra của NASA, họ áp dụng kỹ thuật này để tìm tín hiệu tia X đặc thù của các cặp lỗ đen – sao đôi khối lượng thấp. Họ tìm được 12 lỗ đen như vậy trong phạm vi 3 năm ánh sáng xung quanh lỗ đen Sagittarius A*.

“Nếu các cặp lỗ đen này thường xuyên phát ra vụ nổ lớn như các cặp sao nơ-tron thì sẽ dễ dàng hơn cho chúng tôi, nhưng chúng lại không như vậy. Do đó chúng tôi phải tìm cách khác,” ông Hailey nói.

“Những lỗ đen riêng lẻ, không ghép cặp là hoàn toàn đen và không có hoạt động gì cả. Vì vậy trực tiếp tìm kiếm các lỗ đen đứng riêng lẻ không phải là cách thông minh. Nhưng khi các lỗ đen ghép cặp với một ngôi sao khối lượng thấp, thì cuộc “hôn nhân” này sẽ phát ra vụ nổ tia X, tuy yếu hơn nhưng ổn định và có thể phát hiện được. Nếu chúng ta có thể tìm thấy các lỗ đen ghép cặp với các ngôi sao khối lượng thấp, và biết được tỷ lệ phần trăm số lượng lỗ đen có thể ghép cặp với các ngôi sao như vậy, chúng ta có thể suy luận ra số lượng các lỗ đen riêng lẻ.”

Bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho thấy có nhiều lỗ đen bao quanh lỗ đen siêu trọng ở trung tâm Dải Ngân Hà

Bằng cách ngoại suy kết quả như vậy, và sử dụng các phân tích về phân bố không gian của các hệ thống ghép đôi đã biết, nhóm nghiên cứu ước tính có khoảng từ 300 đến 500 cặp lỗ đen ghép đôi trong cùng khu vực, cùng với khoảng 10.000 lỗ đen riêng lẻ.

“Nếu bạn muốn biết các lỗ đen lớn tương tác với các lỗ đen nhỏ như thế nào, bạn có thể nghiên cứu phân bố này,” ông Hailey nói. “Dải Ngân Hà là thiên hà duy nhất chúng ta có thể nghiên cứu tương tác giữa lỗ đen siêu trọng với các lỗ đen nhỏ hơn, đơn giản vì chúng ta không thể thấy được những tương tác này ở các thiên hà khác. Như vậy, đây là phòng thí nghiệm duy nhất mà chúng ta có để nghiên cứu hiện tượng này.”

Nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Nature.

Theo Newatlas,
Nguyên Khánh

>> Nghiên cứu: Vũ trụ có thể tồn tại 9 chiều không-thời gian, và lỗ đen chính là cánh cửa