ALMA khảo sát các tia huyền bí phát ra từ những lỗ đen đồ sộ

Hai đội ngũ quốc tế các nhà thiên văn đã sử dụng tổ hợp kính thiên văn vô tuyến ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) để chăm chú thăm dò các tia phát ra từ những lỗ đen đồ sộ ở trọng tâm các thiên hà, xem xét tác động của chúng đến môi trường chung quanh. Họ đã có những hình ảnh tốt nhất chụp được đám khí chung quanh một lỗ đen yên tĩnh của một thiên hà ở gần, & ngạc nhiên gặp được những tia phát xạ rất mạnh từ một lỗ đen của một thiên hà ở rất xa. 

Này là các lỗ đen siêu lớn – có khối lượng lên tới vài tỷ khối lượng mặt trời – tại tâm của chủ yếu các thiên hà trong vũ trụ, bao gồm cả thiên hà của các bạn, dải Ngân hà. Trong dĩ vãng xa xôi, các vật thể kỳ lạ này rất hoạt động, nuốt chửng một lượng vật chất đồ sộ từ môi trường chung quanh, tỏa sáng chói lọi, & nhả ra một phần nhỏ vật chất thông qua những tia cực mạnh. Trong vũ trụ hiện tại, phần nhiều những lỗ đen siêu lớn ít hoạt động hơn nhiều đối với lúc ban đầu, nhưng tác động của các tia này với môi trường chung quanh vẫn còn định hình sự tiến hóa của các thiên hà. Hai tìm hiểu mới, được thông báo trên báo chí Astronomy & Astrophysics (Thiên Văn & Vật Lý Thiên Văn), đều sử dụng ALMA để khảo sát ở các khoảng cách rất khác nhau: một lỗ đen tương đối yên tĩnh trong thiên hà NGC 1433 ở gần tất cả chúng ta, & một lỗ đen rất xa & hoạt động có tên PKS 1830-211.

Thiên hà NGC 1433 (ảnh nền do kính thiên văn không gian Hubble, góc trên bên phải là phần trọng tâm do ALMA chụp)
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/F. Combes

Françoise Combes (Đài thiên văn Paris, Pháp), Author chính của bài báo đầu tiên nói: “ALMA đã tiết lộ một cấu trúc xoắn ốc đáng ngạc nhiên trong các đám khí gần trung tâm của NGC 1433, nó giải thích các vật liệu chảy vào lỗ đen như thế nào. Với những quan sát mới sắc nét từ ALMA, chúng tôi đã phát hiện ra một tia vật liệu chảy ra từ lỗ đen, chỉ dài khoảng 150 năm ánh sáng. Đây là dòng chảy phân tử nhỏ nhất từ trước đến nay được quan sát trong một thiên hà bên ngoài.” Việc phát xuất hiện dòng chảy này, được dẫn theo bởi các tia từ lỗ đen trọng tâm, cho thấy những tia như thế có thể ngăn chặn sự tạo dựng sao & điều tiết sự tiến triển chỗ phồng lên ở trọng tâm các thiên hà. (1)

Xem Thêm  Trái đất trong rủi ro tên lửa Trung Quốc rơi tự do

PKS 1830-211 (đốm đỏ trong hình).
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/I. Martí-Vidal

Trong PKS 1830-211, Ivan Martí-Vidal (Đài thiên văn Onsala, Thụy Điển) & nhóm của ông cũng xem xét thấy một lỗ đen siêu lớn với một tia, nhưng sáng hơn nhiều & hoạt động hơn trong vũ trụ sơ khai. (2) Nó dị thường vì ánh sáng đặc sắc của nó trên đường tới địa cầu đã đi ngang qua một thiên hà lớn & được chia thành hai hình bởi hiệu ứng thấu kính cuốn hút. (3) Theo thời gian, lỗ đen siêu lớn bỗng nhiên nuốt vào một lượng đồ sộ vật chất (4), làm tăng sức mạnh của các tia & đẩy bức xạ lên đến mức có năng lượng cao nhất. & giờ đây ALMA đã may mắn bắt gặp một trong những hiện tượng này xảy ra trong PKS 1830-211.

Sebastien Muller, một đồng Author của bài báo thứ hai nói: “Các quan sát của ALMA trong trường hợp hố đen bị ‘bội thực’ này là hoàn toàn tình cờ. Chúng tôi đang quan sát PKS 1830-211 cho một mục đích khác, nhưng sau đó chúng tôi lại phát hiện những thay đổi màu sắc và cường độ một cách tinh tế trong những hình chụp của nó qua thấu kính hấp dẫn. Một cái nhìn rất thận trọng về hiện tượng bất ngờ này đã khiến chúng tôi đi đến một kết luận là chúng tôi đã rất may mắn quan sát được ngay tại thời điểm khi vật chất mới bắt đầu xâm nhập vào tia của lỗ đen.”

Xem Thêm  Siêu trăng là gì? Việt Nam sẽ đón siêu trăng vào thời điểm nào trong năm 2021?

Nhóm tìm hiểu cũng suy xét liệu hiện tượng dữ dội này đã được phát hiện hay chưa qua các kính thiên văn khác (như Fermi, kính viễn vọng không gian tia gamma của NASA), & đã gây kinh ngạc khi tìm ra một biểu hiện rất rõ ràng và cụ thể trong những tia gamma. Tiến trình gây ra sự tăng trưởng bức xạ ở các bước sóng dài (mà ALMA xem xét được) cũng chịu bổ phận tác động đột ngột ánh sáng trong các tia lên đến các nguồn năng lượng cao nhất trong vũ trụ. (5) Sebastien Muller cho biết thêm: “Đây là lần đầu tiên một liên kết rõ ràng giữa các tia gamma và sóng vô tuyến dưới milimet đã được thiết lập từ các chứng cứ thực trên các tia của một lỗ đen.”

Hai xem xét mới chỉ là sự khởi đầu việc tìm hiểu của ALMA vào các hoạt động của các tia phát ra từ các lỗ đen siêu lớn, gần & xa. Với ALMA, đội của Combes đã sẵn sàng tìm hiểu các thiên hà hoạt động khác ở gần, nhưng đối tượng mới lạ PKS 1830-211 dự định sẽ là trọng điểm của nhiều tìm hiểu trong tương lai của ALMA & các kính thiên văn khác. Ivan Martí-Vidal tổng kết: “Hiện vẫn còn rất nhiều điều để học hỏi làm cách nào mà các lỗ đen có thể tạo ra những chùm tia vật chất và bức xạ có năng lượng khổng lồ. Nhưng với những kết quả mới mà chúng ta thu được, ngay cả trước khi tổ hợp ALMA được lắp đặt hoàn chỉnh, cho thấy nó là một công cụ độc đáo để nghiên cứu các tia này – và những khám phá mới chỉ bắt đầu!”

Chú thích

Xem Thêm  Chương trình tàu con thoi của NASA quá tiêu tốn?

(1) Tiến trình này, được gọi là sự hoàn ngược, có thể giải thích mối quan hệ huyền bí giữa khối lượng của một lỗ đen ở trọng tâm một thiên hà với khối lượng của phần lồi ra chung quanh. Lỗ đen bồi tụ khí & tiến triển tích cực hơn, nhưng sau đó phóng ra các tia dọn sạch khí ở khu vực chung quanh & ngăn chặn sự tạo dựng sao.

Thiên hà NGC 4565 (phần lồi ở trọng tâm)
Credit: Bruce Hugo and Leslie Gaul/Adam Block/NOAO/AURA/NSF

(2) PKS 1830-211 có độ lệch đỏ 2,5, có nghĩa ánh sáng của nó đã mất khoảng 11 tỷ năm mới đến được tất cả chúng ta & được nó phát ra khi vũ trụ chỉ có tuổi bằng 20% tuổi lúc này của nó. So sánh ánh sáng từ NGC 1433 chỉ mất khoảng 30 triệu năm để tới được Trái Đất, một thời gian rất ngắn trong lan can về thiên hà.

(3) Lý thuyết tương đối tổng quát của Einstein phán đoán rằng các tia sáng sẽ bị lệch khi chúng vượt mặt một vật thể lớn như một thiên hà. Hiệu ứng này được gọi là thấu kính cuốn hút &, kể từ khi lần trước tiên tìm ra nó năm 1979, nhiều thấu kính cuốn hút như thế đã được phát hiện. Các thấu kính có thể tạo nên nhiều hình ảnh cũng như bóp méo & thổi phồng các nguồn ánh sáng nền.

(4) Đây có thể là một người nổi tiếng hay một đám mây phân tử.

Hình miêu tả một đám mây phân tử bị hút vào lỗ đen ở tâm dải Ngân hà. (Credit: ESO/MPE/Marc Schartmann)

(5) Năng lượng này được phát ra dưới dạng tia gamma, có bước sóng ngắn nhất & năng lượng cao nhất, một dạng của bức xạ điện từ.

Tuệ Nguyễn viết ngày 18/10/2013

Theo (www.eso.org) 16/10/2013

 

Vui lòng ghi rõ “Nguồn Thuvienvatly.com” khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận nội dung mới qua thư điện tử

By ads_law

Trả lời