-
Lỗ đen khối lượng sao lớn nhất trong Dải Ngân Hà hiện nay là Gaia BH3. Nó nặng gấp 33 lần Mặt Trời của chúng ta
-
Gaia BH3 thuộc chòm sao Aquila và cách chúng ta 2000 năm ánh sáng khiến đây là lỗ đen gần Trái Đất thứ hai được biết đến
-
Khám phá này thách thức các lý thuyết trước đây. Các lỗ đen khối lượng sao có thể được hình thành từ những ngôi sao nghèo kim loại khi quan sát của Gaia cho thấy Gaia GH3 có một người bạn đồng hành nghèo kim loại
1. Gặp gỡ Gaia BH3
Theo công bố của Đài quan sát Nam Châu Âu vào ngày 16 tháng 04 năm 2024, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra lỗ đen khối lượng sao lớn nhất trong thiên hà quê hương của chúng ta. Họ gọi vật thể đó là Gaia BH3. Nó không phải lỗ đen lớn nhất trong Dải Ngân Hà khi vị trí này thuộc về Sagittarius A*, một lỗ đen siêu lớn với khối lượng gấp 4 triệu lần Mặt Trời nằm tại trung tâm thiên hà. Gaia BH3 chỉ có khối lượng gấp 33 lần Mặt Trời và có vẻ khá tí hon khi so với Sgr A*, nhưng đây là lỗ đen lớn nhất được biết đến trong Dải Ngân Hà được hình thành từ sự sụp đổ hấp dẫn của một ngôi sao
Gaia BH3 ở tương đối gần khi chỉ cách chúng ta 2000 năm ánh sáng. Đây là lỗ đen gần Trái Đất thứ hai được biết đến. Nó nằm theo hướng của chòm sao Aquila, một chòm sao nổi bật trên bán thiên cầu Bắc. Nhà thiên văn học Pasquale Panuzzo thuộc Trung tâm nghiên cứu khoa học quốc gia (CNRS) ở Paris và cũng là người dẫn đầu nhóm nghiên cứu cho biết: “Không ai mong đợi tìm thấy một lỗ đen khối lượng sao đang ẩn nấp gần đó mà cho đến nay vẫn chưa bị phát hiện. Đây là một loại khám phá mà bạn sẽ thực hiện một lần duy nhất trong sự nghiệp nghiên cứu của mình”
Nghiên cứu do Panuzzo dẫn đầu và đã được công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics vào ngày 16 tháng 04
2. Sứ mệnh Gaia tuyệt vời
Bây giờ xin giành một lời khen cho Gaia, sứ mệnh thiên văn của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu được triển khai vào năm 2013.
Công việc của Gaia là quét bầu trời nhiều lần, quan sát từng ngôi sao mục tiêu. Vào thời điểm phát hành dữ liệu thứ hai vào năm 2018, Gaia đã thực hiện phép đo trên 1,7 tỷ ngôi sao
Những hiểu biết sâu sắc về thiên hà của chúng ta được tiết lộ thông qua các phép đo của Gaia không có gì đang ngạc nhiên. Ví dụ, chúng ta đã biết Mặt Trời và tất cả các ngôi sao trong Dải Ngân Hà đều đang chuyển động liên tục có trật tự xung quanh trung tâm thiên hà của chúng ta. Điều này đã được biết từ lâu, nhưng chúng ta không có nhiều thông tin chi tiết về cách mỗi ngôi sao chuyển động cho đến khi Gaia xuất hiện. Làm thế nào chúng có thể? Dữ liệu về rất nhiều ngôi sao sẽ vô cùng lớn. Việc thu thập, lưu trữ và phân tích dữ liệu đòi hỏi phải có công nghệ tân tiến. Và đó là lúc Gaia bắt đầu nhiệm vụ
3. Gaia đã theo dõi lỗ đen như thế nào?
Lỗ đen thì… đen. Không có ánh sáng thoát ra từ chúng. Vậy làm thế nào Gaia phát hiện ra lỗ đen khối lượng sao lớn nhất trong thiên hà của chúng ta? Nó có thể làm được điều đó vì lỗ đen tạo ra chuyển động “lắc lư” lên ngôi sao đồng hành. Trong quá trình Gaia thu thập dữ liệu và khi các nhà thiên văn học phân tích phép đo, sự dao động này trở nên đáng chú ý. Sau đó, ESO cho biết: “Dữ liệu từ Kính viễn vọng Rất lớn của Đài quan sát Nam Châu Âu (ESO’s VLT) và các đài quan sát khác trên mặt đất được sử dụng để xác định khối lượng của lỗ đen và thu được kết quả gấp 33 lần khối lượng Mặt Trời“
4. Lỗ đen khối lượng sao là gì?
Lý thuyết về lỗ đen xuất hiện trước cả khi chúng ta phát hiện ra nó. Ý tưởng về vật thể như vậy xuất phát từ công trình của Albert Einstein vào năm 1915, và trong suốt đầu thế kỷ 20, các nhà thiên văn học đã tự hỏi, liệu lỗ đen có tồn tại hay không, và làm thế nào chúng ta có thể tìm thấy những vật thể không phát ra ánh sáng này. Các nhà thiên văn học đồng ý rằng, nếu lỗ đen tồn tại, chúng có thể hình thành khi các ngôi sao lớn sụp đổ
Lỗ đen đầu tiên được biết đến thông qua các quan sát bằng tia X vào năm 1964, một trong những nguồn phát xạ đầu tiên có năng lượng đủ lớn để tia X xuyên qua được bầu khí quyển Trái Đất. Các nhà thiên văn đã tìm thấy một trong những nguồn phát tia X sáng nhất trên bầu trời theo hướng của chòm sao Cygnus, vì vậy, họ đặt tên cho nó là Cygnus X-1. Vật thể này hiện được cho là có khối lượng gấp khoảng 21 lần Mặt Trời của chúng ta
5. Những ngôi sao nghèo kim loại có thể sụp đổ tạo thành lỗ đen không?
Trước Gaia GH3, chúng ta không biết đến bất kỳ lỗ đen khối lượng sao nào trong Dải Ngân Hà với khối lượng gấp 33 lần Mặt Trời của chúng ta. Nhưng chúng ta biết, những lỗ đen khổng lồ như vậy tồn tại vì chúng đã được tìm thấy ở các thiên hà khác. Nhưng sự hình thành của một lỗ đen nặng như vậy đã đặt ra cho các nhà thiên văn học câu đố. Và một lời giải thích được đưa ra:
[Các nhà thiên văn học] đưa ra giả thuyết rằng chúng có thể hình thành từ sự sụp đổ của các ngôi sao có rất ít nguyên tố nặng hơn hydrogen và helium trong thành phần hóa học của chúng. Những ngôi sao nghèo kim loại này được cho là mất ít khối lượng hơn trong suốt vòng đời và do đó, sẽ có nhiều vật chất còn sót lại để sụp đổ và hình thành lỗ đen có khối lượng lớn sau khi chết đi
Nhưng cho đến nay, vẫn còn thiếu bằng chứng liên kết trực tiếp các ngôi sao nghèo kim loại với các lỗ đen có khối lượng lớn
Các ngôi sao tồn tại theo cặp có xu hướng tương tự nhau về thành phần, nghĩa là người bạn đồng hành của BH3 nắm giữ những manh mối quan trọng về ngôi sao đã sụp đổ để tạo nên lỗ đen này. Dữ liệu UVES cho thấy ngôi sao đồng hành là một vật thể rất nghèo kim loại, điều này cho thấy rằng, ngôi sao sụp đổ để hình thành BH3 cũng nghèo kim loại đúng như dự đoán
