Ghi lại hình ảnh ngoạn mục về siêu hố đen trong vũ trụ bao la

TPO - Các nhà khoa học vừa thu được bức ảnh kỳ lạ về một lỗ đen khổng lồ thời cổ đại, đang phóng ra dòng năng lượng dữ dội vào vũ trụ thuở sơ khai. Hiện tượng siêu nhiên này chỉ có thể quan sát được nhờ 'bức xạ phông' từ Vụ nổ lớn (Big Bang), trong khi một trong những kính viễn vọng không gian quan trọng nhất của NASA có thể ngừng hoạt động vĩnh viễn.

Bức ảnh này hé lộ ánh sáng phát ra từ chuẩn tinh J1610+1811, cách Trái Đất khoảng 11,6 tỷ năm ánh sáng, trong 'buổi trưa vũ trụ' - giai đoạn từ 2 đến 3 tỷ năm sau Big Bang. Chuẩn tinh là những hố đen siêu khối lượng phát ra các tia năng lượng cực mạnh, giống như lưỡi kiếm ánh sáng vuông góc với đĩa bồi tụ xoáy của chúng. Tuy nhiên, từ khi phát hiện năm 2018 đến nay, giới nghiên cứu vẫn chưa thể quan sát rõ luồng năng lượng của J1610+1811.

Hình ảnh mới được chụp bởi Đài quan sát tia X Chandra của NASA, thiết bị được tối ưu hóa để phát hiện những bước sóng mạnh nhất trong dải quang phổ điện từ.

Dựa vào hình ảnh mới, nhóm nghiên cứu ước tính luồng tia từ chuẩn tinh này dài hơn 300.000 năm ánh sáng - gấp ba lần đường kính Ngân Hà. Các hạt năng lượng trong luồng tia có thể được phóng ra từ hố đen với vận tốc từ 92% đến 98% tốc độ ánh sáng.

"Những tia phát ra từ J1610+1811 mang năng lượng khủng khiếp, tương đương một nửa năng lượng phát ra từ khí nóng xoáy quanh hố đen" - một trong những vật chất nóng nhất và chuyển động nhanh nhất vũ trụ, đại diện NASA cho biết trong thông cáo.

Dù sở hữu năng lượng khủng khiếp, những tia như J1610+1811 rất khó quan sát do chúng thường hướng ra xa khỏi Trái Đất, khiến chúng trở nên mờ nhạt hơn nhiều theo thuyết tương đối hẹp. Tuy nhiên, Chandra có thể phát hiện tia này nhờ việc nó 'được kích hoạt bởi bức xạ còn sót lại từ chính Big Bang', theo mô tả của NASA. Bức xạ này chính là nền vi sóng vũ trụ (CMB), tàn dư từ vụ nổ khai sinh vũ trụ bao trùm khắp không gian.

Vào thời kỳ 'trưa vũ trụ', CMB có mật độ dày đặc hơn nhiều so với phiên bản hiện tại mà chúng ta quan sát được từ Trái Đất - chính là thứ tạo ra tiếng ồn trên sóng radio và hình ảnh nhiễu trên TV analog. Khi các electron từ tia hố đen lao về phía Trái Đất, chúng va chạm với photon trong CMB và gia tốc những hạt ánh sáng này thành tia X mà Chandra có thể phát hiện.

Nếu không có mật độ CMB cực cao trong giai đoạn này, chuẩn tinh sẽ không thể phát xạ tia X và chúng ta không thể chụp được hình ảnh đáng kinh ngạc này.

Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học cũng thu được những hình ảnh kém chi tiết hơn về một chuẩn tinh khác là J1405+0415, cũng phát sáng từ thời kỳ trưa vũ trụ. Những phát hiện mới này có thể giúp giải mã bí ẩn tại sao chuẩn tinh và các hố đen siêu khối lượng khác phát triển nhanh và lớn hơn trong giai đoạn này so với bất kỳ thời điểm nào khác trong lịch sử vũ trụ.

Nguy cơ 'tuyệt chủng' của thiên văn tia X

Chandra được phóng lên vào tháng 7/1999 và từ đó đến nay đã cách mạng hóa ngành thiên văn tia X. Cho đến nay, nó vẫn tiếp tục mang về những khám phá đột phá, từ việc phát hiện vết nứt trong 'khung xương vũ trụ' cho đến những loại sao xung chưa từng được biết đến trước đây.

Dù ước tính còn hoạt động được 10 năm nữa, tương lai của đài quan sát không gian này vẫn bấp bênh do các vấn đề tài chính của NASA vào năm 2024 cùng đề xuất cắt giảm ngân sách năm 2026 thời chính quyền Trump - mức cắt giảm lớn nhất trong lịch sử cơ quan này. Nếu đề xuất này được thông qua, Chandra có nguy cơ phải ngừng hoạt động vĩnh viễn.

Theo thông tin từ trang SaveChandra.org, việc mất đi Chandra sẽ tạo ra một 'cú sốc tuyệt chủng' đối với lĩnh vực nghiên cứu thiên văn tia X ở Hoa Kỳ.