Nơi nào nóng nhất trong vũ trụ?

Điểm nóng nhất trong vũ trụ có thể nằm ở gần mép của một lỗ đen siêu khổng lồ.

Mặc dù Mặt trời nổi tiếng với việc có nhiệt độ cao nhất trong hệ Mặt trời của chúng ta, nhưng vẫn có các vùng nhiệt độ cao hơn nhiều trong vũ trụ. Thế nên, nơi nào mới là điểm nóng nhất trong vũ trụ?

Theo Daniel Palumbo, một nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard, điểm nóng nhất trong vũ trụ có thể nằm rất gần một lỗ đen siêu lớn, đặc biệt là một lỗ đen siêu lớn đang phát triển. Điều này có nghĩa là lỗ đen quái vật này đang 'tiêu thụ' khí bồi tụ xung quanh một cách mãnh liệt. Điều này dẫn đến việc cung cấp 'đồ ăn' cho các lỗ đen đang phát ra các tia năng lượng cao với tốc độ gần như bằng tốc độ ánh sáng.

Cho đến nay, điểm nóng nhất được ghi nhận trong vũ trụ là quasar (hay còn gọi là chuẩn tinh) 3C273, một vùng sáng rực xung quanh một lỗ đen siêu lớn cách Trái đất khoảng 2,4 tỷ năm ánh sáng. Khu vực này có nhiệt độ lõi khoảng 10 nghìn tỷ kelvin (hơn 10 nghìn tỷ độ F và độ C). Tuy nhiên, vẫn còn sự không chắc chắn xung quanh ước tính nhiệt độ này.

Các lỗ đen siêu nặng thường nằm ở trung tâm của hầu hết, nếu không muốn nói là tất cả, các thiên hà. Chúng có khối lượng lớn gấp hàng triệu lần khối lượng của Mặt trời và đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra những vùng nhiệt độ cao nhất trong vũ trụ.

Với chuẩn tinh 3C273, như mọi lỗ đen khác, sức hút của nó đến mức không gì, thậm chí cả ánh sáng, cũng không thể thoát ra được. Trong khi phần trọng lực mạnh mẽ này có nhiệt độ bên trong rất lạnh, vòng khí quỹ xoay xung quanh nó, gọi là đĩa bồi tụ, lại hoàn toàn ngược lại. Khi các phân tử bị hút vào lỗ đen với tốc độ cao, ma sát do va chạm giữa chúng có thể phát ra nhiệt độ hàng nghìn tỉ độ C. So với Mặt trời, với bề mặt chỉ 10.000 độ F (5.500 độ C), những nhiệt độ này chỉ tăng lên khi từ trường cực mạnh của lỗ đen biến một số vật chất gần đó thành các tia năng lượng cao có thể bắn ra không gian hàng triệu năm ánh sáng.

Tìm ra nơi nóng nhất trong vũ trụ không dễ dàng

Nhưng câu trả lời về nơi nóng nhất trong vũ trụ cũng phụ thuộc vào thời điểm bạn đặt câu hỏi, theo Koushik Chatterjee, một thành viên của Black Hole Initiative. Mặc dù lỗ đen có thể là nơi nóng nhất một cách đều đặn, nhưng bất kỳ nơi nào có 'những sự kiện thảm khốc; đó là nơi nóng nhất,' theo ông nói.

Khi hai thiên thể lớn va chạm, vụ nổ có thể tạo ra nhiệt độ cực cao. Ví dụ, hai ngôi sao neutron, còn gọi là tàn tích của các ngôi sao lớn sau khi chúng sụp đổ, va chạm có thể tạo ra nhiệt độ lên đến 1,5 nghìn tỷ độ F (800 tỷ độ C), theo một nghiên cứu năm 2019 được công bố trên tạp chí Vật lý Tự nhiên. Chatterjee cũng cho biết rằng một lỗ đen va chạm với một ngôi sao neutron cũng có thể phát ra nhiệt độ cực cao. Tuy nhiên, những sự kiện va chạm này thường chỉ diễn ra rất ngắn ngủi như một cơn giông bão.

Cũng rất khó để xác định nơi nóng nhất trong vũ trụ vì 'rất khó để nghiên cứu nhiệt độ của các vật thể ở rất xa; bạn không thể chỉ đo nó bằng nhiệt kế,'. Hơn nữa, vẫn còn rất nhiều điều không chắc chắn xung quanh nhiệt độ chính xác của lỗ đen. Thay vào đó, các nhà khoa học đo lượng năng lượng phát ra từ các lỗ đen siêu lớn, có thể phát ra các chùm ánh sáng, sóng vô tuyến và tia X. Dựa trên các mô hình của họ, các nhà nghiên cứu có thể ước tính nhiệt độ.

“Chúng tôi thu thập ánh sáng từ… những vật thể rất xa thông qua kính viễn vọng của chúng tôi”, Richard Kelley, một nhà nghiên cứu hàng đầu về năng lượng mặt trời tại NASA, chia sẻ.

'Ánh sáng từ đó được chuyển xuống và đưa vào một cảm biến có thể đo lường năng lượng hoặc bước sóng của bức xạ, từ đó chúng tôi tạo ra quang phổ. Bằng cách phân tích quang phổ, chúng tôi có thể suy ra nhiệt độ.'

Theo Kelley, một đài quan sát tia X trong tương lai có tên là Sứ mệnh hình ảnh và quang phổ tia X (XRISM) sẽ hỗ trợ các nhà khoa học đo lường chính xác hơn các loại khí có nhiệt độ cao trong không gian. Khi các công cụ tiên tiến hơn tiếp tục được phát triển, nhà khoa học có thể khám phá ra những vùng còn nóng hơn chuẩn tinh 3C273.

“Tôi cho rằng là công bằng khi nói rằng hiện nay, các công cụ chúng ta sử dụng để hiểu nhiệt độ của vật chất xung quanh các lỗ đen siêu lớn vẫn còn hạn chế nhưng đang phát triển rất nhanh,” Palumbo nói.

Chuẩn tinh thực ra là lỗ đen siêu lớn đang 'nuốt' vật chất xung quanh. Nó được coi là một trong những vật thể sáng nhất trong vũ trụ với độ sáng bằng 140 nghìn tỷ Mặt Trời. Chuẩn tinh hút ánh sáng từ năng lượng hấp dẫn của lỗ đen. Vật chất xung quanh hố đen bị hút vào, bị nén lại và nóng lên, tạo ra lượng bức xạ cực lớn. Mặc dù vụ nổ siêu tân tinh có thể sáng hơn chuẩn tinh, nhưng chúng chỉ tồn tại trong vài tuần. Ngược lại, chuẩn tinh có thể phát sáng hàng triệu năm.

Tham khảo từ Live Science