Phát hiện hố đen khổng lồ lớn gấp... 40 tỷ lần Mặt trời

Các hố đen hay lỗ đen thường có kích thước không hề nhỏ, tuy nhiên, vẫn tồn tại những hố đen xếp vào loại đặc biệt với kích thước vô cùng khổng lồ. Và các nhà thiên văn học dường như đã tìm thấy một trong những loại hố đen đặc biệt đó, một hố đen có khối lượng lớn gấp 40 tỷ lần Mặt trời.

Hố đen này nằm ở trung tâm của một thiên hà có tên Holmberg 15A, một thiên hà hình elip siêu sáng cách chúng ta khoảng 700 triệu năm ánh sáng, nằm gần trung tâm của cụm thiên hà Abell 85.

Cụm thiên hà Abell 85. (Ảnh: NASA)

Đây là một trong những lỗ đen lớn nhất từng được tìm thấy và cũng là hố đen lớn nhất được phát hiện bằng cách theo dõi chuyển động của các ngôi sao xung quanh nó.

Các tính toán trước đó dựa trên động lực của thiên hà và cụm thiên hà đã dẫn đến ước tính khối lượng của Holm 15A lên tới 310 tỷ lần khối lượng Mặt trời. Tuy nhiên, đây đều là những phép đo gián tiếp đối với hố đen.

Nghiên cứu mới đây đã đánh dấu phép đo trực tiếp đầu tiên trên một hố đen cách Trái đất vô cùng xa.

"Chúng tôi sử dụng mô hình Schwarzschild có tính đối xứng cầu để phân tích động học của sao Holm 15A từ các quan sát quang phổ trường rộng, độ phân giải cao mới thu được bằng máy thăm dò quang phổ đa đơn vị tại đài thiên văn Nam châu Âu. Chúng tôi đã tìm thấy một lỗ đen siêu lớn với khối lượng tương đương (4,0 ± 0,80) × 1010 khối lượng Mặt trời ở trung tâm thiên hà Holm 15A" - các nhà nghiên cứu viết trong báo cáo.

Tuy nhiên, đây không phải là lỗ đen khổng lồ nhất từng được phát hiện. Kỷ lục thuộc về hố đen mang tên TON 618 có khối lượng gấp 66 tỷ lần khối lượng Mặt trời dựa trên các phép đo gián tiếp.

Mặc dù vậy, với khối lượng lớn gấp 40 tỷ lần khối lượng Mặt trời, phạm vi ảnh hưởng (còn được gọi là bán kính Schwarzschild) của hố đen tại thiên hà Holm 15A sẽ rất lớn, có khả năng nhấn chìm quỹ đạo của tất cả các hành tinh trong hệ Mặt trời.

Ví dụ, Sao Diêm Vương có đơn vị thiên văn (đơn vị đo khoảnh cách, xấp xỉ bằng khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời) trung bình khoảng 39,5 AU tính từ Mặt trời. Vùng đệm Heliopause - nơi gió Mặt trời không còn đủ mạnh để chống lại sự tương tác khác ngoài không gian - được cho là vào khoảng 123 AU. Với khối lượng của hố đen ở thiên hà Holm 15A như được xác định ở trên, bán kính Schwarzschild của nó sẽ vào khoảng 790 AU.

Trên thực tế, nó thậm chí còn lớn hơn cả các phép đo mà các nhà nghiên cứu đã đưa ra. Điều này có thể giải thích tại sao khối lượng của hố đen tại Holm 15A rất khó xác định thông qua các phương pháp gián tiếp.

"Hố đen siêu khổng lồ này không chỉ là hố đen lớn nhất từ ​​trước đến nay, nó còn lớn hơn gấp 4 đến 9 lần so với dự kiến" - các nhà nghiên cứu viết.

Tuy nhiên, đây là kết quả phù hợp với sự va chạm giữa hai thiên hà "trẻ" với lõi đã cạn kiệt. Đó là khi không có nhiều ngôi sao trong lõi của những thiên hà này, dựa trên những gì thu được từ việc theo dõi số lượng sao ở các khu vực bên ngoài của thiên hà.

Các nhà nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi thấy rằng các hố đen tập trung trong các thiên hà có lõi, bao gồm cả Holm 15A, có tỷ lệ nghịch với độ sáng bề mặt và mật độ khối lượng tương ứng".

Các nhà nghiên cứu dự định tiếp tục nghiên cứu hố đen khổng lồ này, tiến hành mô hình hóa phức tạp và chi tiết hơn, so sánh kết quả của họ với các quan sát để cố gắng tìm ra chính xác cách thức hỗ đen hình thành.