Kính viễn vọng Không gian James Webb đã phát hiện ra một nguồn ánh sáng kỳ lạ gần lỗ đen khổng lồ trong Dải Ngân hà.

Nhân Mã A*, lỗ đen siêu khối lượng ở trung tâm Dải Ngân hà, đã luôn là một chủ đề đầy cuốn hút trong nghiên cứu thiên văn học. Với khối lượng gấp 4 triệu lần Mặt trời và đường kính 14,6 triệu dặm (tương đương 23,5 triệu km), nó được mô tả như một 'quái vật vũ trụ' có khả năng nuốt chửng mọi thứ xung quanh.

Nhóm nghiên cứu đã công bố phát hiện này trên The Astrophysical Journal Letters vào ngày 18 tháng 2. Họ mô tả sự xuất hiện của những tia sáng kỳ lạ quanh lỗ đen, không theo bất kỳ quy tắc nào và dường như xảy ra ngẫu nhiên. Giáo sư Farhad Yusef-Zadeh, nhà thiên văn học tại Đại học Northwestern và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Nhân Mã A* luôn ở trong trạng thái không ổn định. Nó liên tục biến đổi và không bao giờ đạt được trạng thái cân bằng. Chúng tôi đã theo dõi lỗ đen này trong suốt năm 2023 và 2024, và mỗi lần quan sát đều thu được kết quả khác nhau. Mỗi lần đều có sự khác biệt."

Cỗ máy năng lượng huyền bí giữa các vì sao

Mặc dù Nhân Mã A* chỉ chiếm khoảng 0,0003% tổng khối lượng của Dải Ngân hà, nhưng nó lại có tác động mạnh mẽ đến môi trường xung quanh. Lỗ đen này không chỉ hút vật chất mà còn phát ra những tia năng lượng mạnh mẽ, với tốc độ gần bằng vận tốc ánh sáng, tạo ra một cơ chế phản hồi giúp hình thành cấu trúc thiên hà của chúng ta từ thời kỳ sơ khai.

Các nhà khoa học tin rằng lỗ đen này có thể bắt nguồn từ sự sụp đổ của một ngôi sao khổng lồ hoặc một đám mây khí, và sau đó tiếp tục phát triển nhờ vào việc hấp thụ các vật thể khác. Khi đạt đến kích thước cực lớn, nó thậm chí có thể nuốt chửng những lỗ đen siêu lớn khác.

Để nghiên cứu Nhân Mã A*, nhóm khoa học đã sử dụng Camera hồng ngoại gần (NIRCam) của JWST để quan sát đĩa bồi tụ của lỗ đen, một vòng khí và bụi quay quanh vùng không-thời gian bị bẻ cong mạnh mẽ. Sau 48 giờ theo dõi, họ ghi nhận một hiện tượng đặc biệt: các luồng sáng liên tục bùng lên từ đĩa bồi tụ, với tần suất khoảng 5-6 lần mỗi ngày. Giữa những đợt sáng lớn là các tia sáng nhỏ, tạo nên một màn pháo hoa vũ trụ ngoạn mục.

"Mọi thứ luôn thay đổi", Yusef-Zadeh chia sẻ. "Độ sáng thay đổi liên tục, rồi đột ngột, một tia sáng lớn xuất hiện. Sau đó, nó giảm xuống, rồi lại bùng lên. Chúng tôi không phát hiện được bất kỳ mô hình hay chu kỳ nào trong hoạt động này. Dường như tất cả đều xảy ra ngẫu nhiên."

Điều gì đã tạo ra những vụ phun trào này?

Mặc dù chưa thể xác định chính xác nguyên nhân gây ra các tia sáng kỳ lạ này, nhóm nghiên cứu đã đề xuất hai cơ chế tiềm năng.

Thứ nhất, các tia sáng nhỏ có thể bắt nguồn từ sự nén và dao động của plasma trong đĩa bồi tụ. Khi các dòng khí nóng bị ép chặt bởi lực hấp dẫn khổng lồ của lỗ đen, chúng có thể giải phóng năng lượng dưới dạng bức xạ tạm thời, tạo ra những tia sáng yếu hơn.

Thứ hai, những vụ phun trào lớn hơn có thể do sự xung đột giữa các đường từ trường trong đĩa bồi tụ. Khi các đường sức từ bị kéo căng quá mức và đột ngột tái kết nối, chúng giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ, đẩy các hạt vật chất ra ngoài với tốc độ gần bằng ánh sáng. Đây là hiện tượng thường gặp trong môi trường từ trường cực mạnh, tương tự như các vụ bùng phát năng lượng của Mặt trời nhưng với quy mô lớn hơn nhiều.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện một chi tiết thú vị: khi quan sát các tia sáng ở hai bước sóng khác nhau (2,1 micron và 4,8 micron), họ nhận thấy rằng các tia sáng mờ đi nhanh hơn ở bước sóng ngắn hơn so với bước sóng dài. Điều này cho thấy các hạt phát sáng có thể mất năng lượng nhanh hơn ở bước sóng cao hơn, một đặc điểm phổ biến khi các hạt di chuyển dọc theo các đường từ trường.

Nhóm nghiên cứu hy vọng có thể sử dụng JWST để quan sát Nhân Mã A* trong suốt 24 giờ liên tục, không bị gián đoạn, nhằm tìm hiểu sâu hơn về hiện tượng này. Việc này sẽ giúp giảm nhiễu trong dữ liệu, từ đó cho phép phân tích kỹ lưỡng hơn về cấu trúc và động lực học của các vụ phun trào.

"Khi nghiên cứu những hiện tượng phức tạp như thế này, bạn phải đối mặt với rất nhiều nhiễu trong dữ liệu", Yusef-Zadeh chia sẻ. "Nếu chúng tôi có thể quan sát liên tục trong 24 giờ, chúng tôi có thể loại bỏ các yếu tố nhiễu và phát hiện những đặc điểm mới mà trước đây chưa từng thấy. Ngoài ra, điều này cũng giúp xác định liệu các vụ phun trào có theo chu kỳ hay hoàn toàn ngẫu nhiên."

Phát hiện này không chỉ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về Nhân Mã A*, mà còn mở ra cơ hội nghiên cứu về tác động của các lỗ đen siêu lớn đối với thiên hà của chúng ta. Hiện tượng phun trào từ lỗ đen có thể đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự hình thành sao, cấu trúc đĩa bụi và sự tiến hóa của thiên hà. Giải mã những tia sáng bí ẩn này có thể giúp chúng ta khám phá những bí mật đã tồn tại hàng tỷ năm trong vũ trụ.

Với những công nghệ tiên tiến như JWST, con người đang ngày càng tiến gần hơn đến việc giải mã những hiện tượng bí ẩn trong không gian. Nhân Mã A* vẫn còn nhiều điều chưa được khám phá, và những phát hiện mới từ lỗ đen này có thể giúp thay đổi sâu sắc hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.