'Nòng nọc' vũ trụ hé lộ một lỗ đen cực hiếm đang ẩn náu gần tâm Dải Ngân hà

Một đám mây bụi khí với hình dáng thuôn dài, với 'phần đuôi' nhỏ và 'phần đầu' to như một con nòng ngọc được coi là dấu hiệu giúp chỉ ra sự tồn tại của một lỗ đen cực hiếm ở trung tâm Dải Ngân hà.

Các nhà khoa học đã phát hiện một đám mây khí có hình dạng kỳ lạ giống như một con nòng nọc gần trung tâm Dải Ngân hà. Đây có thể coi là dấu hiệu cho thấy sự tồn tại của một lỗ đen có khối lượng trung bình hiếm gặp, vốn chưa từng được xác nhận là tồn tại trong thiên hà của chúng ta trước đây.

Trong một nghiên cứu được công bố vào ngày 10/1 vừa qua trên Tạp chí Vật lý thiên văn, các nhà nghiên cứu ở Nhật Bản đã mô tả đám mây bụi kỳ lạ có biệt danh Tadpole này (Tạm dịch: Nòng nọc) nằm gần trung tâm Dải Ngân hà ở chòm sao Nhân Mã, cách Trái đất khoảng 27.000 năm ánh sáng.

Khu vực này của Dải Ngân hà được cho là cực kỳ dày đặc với các đám mây bụi hình thành sao tụ lại xung quanh lỗ đen siêu lớn trung tâm của thiên hà chúng ta, được gọi là Sagittarius A*. Ngay cả trong môi trường khắc nghiệt này, hình dạng và chuyển động của đám mây khí Tadpole vẫn nổi bật đối với các nhà nghiên cứu.

 Sử dụng các quan sát từ Kính viễn vọng James Clerk Maxwell ở Hawaii, cũng như Kính viễn vọng vô tuyến Nobeyama 45 m ở Nagano, Nhật Bản, nhóm nghiên cứu đã phân tích Tadpole và môi trường xung quanh ở nhiều bước sóng.

Các nhà nghiên cứu xác định rằng Tadpole đang bị kéo căng thành hình dạng khác thường do lực hấp dẫn cực mạnh của một vật thể gần đó. Tuy nhiên, dù ở bất kì bước sóng nào, cuộc tìm kiếm của nhóm không cho thấy dấu hiệu của một vật thể đủ lớn để gây ra sự biến dạng như vậy.

"Vấn đề duy nhất là, ở trung tâm quỹ đạo của Tadpole, không có vật thể sáng nào có kích thước đủ lớn để giữ Tadpole bằng lực hấp dẫn.", các nhà khoa học viết trong báo cáo. 

Điều này đã dấy lên nhiều manh mối về sự tồn tại của một đối tượng vô hình, cụ thể ở đây là một lỗ đen khối lượng trung bình.

Loại lỗ đen 'hiếm có' trong vũ trụ 

Các lỗ đen có khối lượng lớn đến mức ánh sáng cũng không thoát khỏi lực hấp dẫn của chúng. Vì vậy các nhà thiên văn học không thể nhìn thấy chúng một cách trực tiếp. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu có thể xác định lỗ đen dựa trên cách những 'con quái vật vũ trụ' này làm cong không gian và các vật thể xung quanh chúng.

Hầu hết các lỗ đen được phát hiện cho đến nay thuộc hai loại: lỗ đen khối lượng sao, có thể nặng gấp 100 lần khối lượng Mặt trời, hình thành khi các ngôi sao khối lượng lớn sụp đổ dưới trọng lượng của chính chúng. Trong khi đó, các lỗ đen siêu lớn, nằm ở trung tâm của hầu hết các thiên hà lớn, có thể nặng gấp hàng triệu đến hàng tỷ lần so với Mặt trời. Các nhà khoa học vẫn chưa chắc chắn về cách các lỗ đen siêu lớn của vũ trụ hình thành.

Tuy nhiên, vẫn còn một loại lỗ đen khác giới khoa học vẫn chưa biết đến nhiều. Đó chính là lỗ đen khối lượng trung bình, với khối lượng nặng gấp 100 đến 100.000 lần khối lượng Mặt Trời. 

Đây được coi là "mắt xích còn thiếu" trong lý thuyết lỗ đen, vì kích thước trung bình của chúng có thể đại diện cho giai đoạn tăng trưởng quan trọng giữa các lỗ đen nhỏ hơn và các lỗ đen siêu nặng.

Trước đây, các nhà khoa học giả thiết rằng những lỗ đen cỡ lớn được hình thành là do sự hòa trộn của rất nhiều lỗ đen cỡ nhỏ. Nói cách khác, các lỗ đen kích cỡ trung bình là nền tảng để hình thành các lỗ đen siêu lớn, vì vậy nghiên cứu chúng sẽ giúp chúng ta hiểu thêm về sự hình thành và phát triển của những con 'quái vật của vũ trụ' cũng như các thiên hà. 

Tuy nhiên, do chưa tìm thấy lỗ đen cỡ vừa nên giả thiết này còn chưa nhận được sự tin tưởng của giới chuyên môn. Cho đến nay, chỉ một số ít lỗ đen khối lượng trung bình được xác định trong vũ trụ. Đáng chú ý, không có lỗ đen khối lượng trung bình từng được chứng minh là tồn tại trong Dải Ngân hà, mặc dù một số ứng cử viên đã được phát hiện ở khu vực trung tâm thiên hà.

Khi các tác giả nghiên cứu tính toán khối lượng cần thiết để kéo Tadpole thành hình dạng khác biệt của nó, họ phát hiện ra rằng một lỗ đen có khối lượng khoảng 100.000 lần Mặt trời là thủ phạm khả dĩ nhất.

Mặc dù phát hiện này yêu cầu có thêm nhiều quan sát để xác nhận, nhưng sự tồn tại của một lỗ đen có khối lượng trung bình tiềm năng khác gần trung tâm thiên hà cho thấy chúng phong phú hơn so với những gì các nhà thiên văn học nghĩ trước đây.

Điều này mang lại cho các nhà nghiên cứu tương lai một mục tiêu đầy hứa hẹn để nghiên cứu trong cuộc săn lùng một trong những liên kết còn thiếu lớn nhất của vũ trụ.

Tham khảo Science Alert / Livescience