Phát hiện hố đen siêu khổng lồ và đầy bí ẩn ở lõi Ngân Hà

Bằng cách sử dụng kính thiên văn quét thiên hà lớn nhất thế giới, các nhà khoa học tại Đài quan sát Thiên văn Quốc gia Trung Quốc vừa phát hiện một hố đen khổng lồ mà theo lý thuyết thì nó quá lớn để có thể tồn tại. Hố đen này được gọi là LB-1, nằm cách Trái Đất khoảng 15.000 năm ánh sáng, có khối lượng nặng hơn Mặt Trời đến 70 lần.

Nhà nghiên cứu Liu Jifeng từ Bắc Kinh trả lời các câu hỏi đặt ra về phát hiện mới này: “Chúng tôi thật sự rất sốc và thậm chí không tin rằng đây là sự thật. Tôi cùng các đồng nghiệp đã quan sát và thu thập dữ liệu, cũng như đối chiếu kết quả với các đài quan sát khác trên khắp thế giới trong suốt 3 năm qua trước khi đi đến kết luận này”.

Đồ họa hố đen siêu khổng lồ ở khu vực trung tâm Ngân Hà hút lấy vật chất xung quanh nó. Ảnh: AFP.

Thách thức giới hạn của vật lý lý thuyết

Phát hiện mới được công bố trên Tạp chí Nature. Theo đó, hố đen LB-1 nếu dựa vào lý thuyết hiện hành thì sẽ không thể tồn tại, bởi các hố đen trong Ngân Hà không thể lớn hơn 20 lần so với Mặt Trời. Kiến thức chung của chúng ta ngày nay cho biết rằng các ngôi sao được tạo thành từ vô số các nguyên tố khác nhau, từ khí rất nhẹ cho đến kim loại rất nặng.

Các nguyên tố nhẹ được chuyển hóa thành các nguyên tố nặng hơn bằng các phản ứng nhiệt hạch ở lõi, rồi giải phóng một nguồn năng lượng sau phản ứng. Theo phương trình E=mc² của nhà vật lý Einstein, khối lượng của một ngôi sao sẽ giảm dần khi khí bên trong nó được chuyển hóa thành năng lượng.

Ảnh chụp hố đen bên trong cụm sao Messier 87, cũng là bức ảnh chụp thực tế một hố đen đầu tiên. Ảnh: EHT Collaboration.

Điều này có nghĩa là, về lý thuyết một ngôi sao như Mặt Trời sẽ không thể tạo thành một hố đen lớn như LB-1. Thế nhưng đây không phải là lần đầu tiên một điều dị thường như vậy được tìm thấy. Năm 2015, giới khoa học sửng sốt khi lần đầu tiên phát hiện ra hố đen lớn hơn Mặt Trời 60 lần, và đó cũng là bằng chứng chính xác về sự tồn tại của sóng hấp dẫn.

Tuy nhiên, hố đen GW150914 trong lần phát hiện đó nằm ở rất xa chúng ta và có lẽ nó cũng có những quy luật vận hành khác so với khu vực mà chúng ta đang sinh sống, cũng như giới khoa học cho rằng nó được tạo thành từ vụ sáp nhập hai hố đen nên mới trở nên khó hiểu như thế.

Ảnh minh họa hai hố đen nhỏ va chạm vào nhau và tạo ra sóng hấp dẫn, phát hiện từng gây sửng sốt toàn thế giới vào năm 2015. Ảnh: LIGO.

Còn trong phát hiện lần này, LB-1 nằm ngay bên trong Ngân Hà chứa Hệ Mặt Trời của chúng ta - nơi vốn đã được tìm hiểu khá kỹ lưỡng và ta đã có một hệ thống kiến thức chắc chắn về nó. Sự việc lần này khiến các nhà thiên văn học một lần nữa phải xem xét và cập nhật lại kiến thức.

Không chỉ là một phát hiện đột phá

Hố đen LB-1 được các nhà khoa học Trung Quốc phát hiện qua hệ thống kính thiên văn quét thiên hà lớn nhất thế giới. Đây là hệ thống kính quan sát được tạo nên từ việc kết nối 4.000 mảnh ghép là các kính quan sát nhỏ hơn, nằm ở tỉnh Hà Bắc, gần thủ đô Bắc Kinh.

“Chúng tôi thật sự vẫn chưa giải thích được sự tồn tại của hố đen này và các hiện tượng xảy ra từ nó, như gió sao, phản ứng nhiệt hạch,... vì nó đã làm “sụp đổ” gần như toàn bộ hiểu biết của chúng ta về chuỗi tiến hóa sao cũng như sự hình thành của một hố đen”, giáo sư thiên văn học Li Xiangdong, công tác tại Đại học Nam Kinh và là thành viên của nhóm khám phá LB-1, cho biết.

Hố đen với khối lượng gấp 70 lần Mặt Trời là một điều không có trong lý thuyết đương thời của vật lý học. Ảnh: AFP.

Trước đây, các nhà khoa học vẫn thừa nhận một điều rằng các hố đen lớn như vậy không thể tồn tại trong Ngân Hà của chúng ta, bởi vì các ngôi sao lớn hầu hết sẽ phát thải khí và vật chất ra ngoài, hoặc chúng không đủ khối lượng để nén lại thành một hố đen khổng lồ.

“Phát hiện này không khẳng định lý thuyết của Einstein là sai, chỉ là chúng ta cần phải xem lại để tìm ra lỗ hổng trong hệ thống kiến thức mà ta đã xây dựng nên. Đây là một phát hiện kinh ngạc. Thật vinh dự vì được sống trong kỷ nguyên của những khám phá,” giáo sư Bangalore Sathyaprakash chuyên ngành thiên văn học và vật lý thiên văn tại Đại học Penn State (Mỹ) cho biết.

Tiến sĩ David Reitze, Giám đốc Phòng thí nghiệm LIGO thuộc Viện Công nghệ California (Caltech), nơi từng thực hiện khám phá vĩ đại giúp xác thực sự tồn tại của sóng hấp dẫn, chia sẻ: “Khám phá này có thể sánh ngang với việc tìm thấy sóng hấp dẫn vào 4 năm trước. Cả hai phát hiện này đều quan trọng, buộc chúng ta phải hệ thống hóa lại kho kiến thức cũng như giúp vực dậy ngành vật lý hố đen vốn từ lâu đã trầm lắng”.