Tín hiệu 7 tỷ năm trước hé lộ bí ẩn mới về hố đen vũ trụ

Kể từ khi phát hiện sự tồn tại của hố đen vũ trụ, các nhà khoa học chưa bao giờ thấy thiên thể nào thuộc loại này rơi vào nhóm trung bình, có khối lượng gấp 100-1000 lần Mặt Trời.

Các hố đen được tìm thấy trong những năm qua đều nằm ngoài phạm vi này, có khối lượng nhỏ hơn hoặc là "những gã khổng lồ phàm ăn" ở trung tâm các thiên hà.

Điều này thay đổi vào tháng 5/2019. Các nhà khoa học trong dự án quốc tế LIGO-VIRGO ởMỹvà Italy bất ngờ ghi nhận được sóng hấp dẫn sinh ra trong quá trình hình thành hố đen GW190521 khoảng 7 tỷ năm trước.

Hình ảnh mô phỏng quá trình hợp nhất giữa hai hố đen gần 7 tỷ năm trước để tạo ra GW190521. Ảnh:Mark Myers.

Theo nghiên cứu được công bố ngày 2/9, GW190521 nặng gấp 142 khối lượng Mặt Trời và là hố đen trung bình đầu tiên chúng ta phát hiện được trong vũ trụ.

Điều khiến GW190521 đặc biệt hơn nữa là quá trình hình thành. Nó được sinh ra bởi hai hố đen nhỏ hơn nhập làm một - trường hợp đầu tiên mà các nhà khoa học ghi nhận được.

"Cha mẹ" của GW190521 được ước tính gấp 85 và 65 lần khối lượng Mặt Trời, cách Trái Đất gần 150 tỷ nghìn tỷ km.

Sự hợp nhất này giải phóng năng lượng tương đương 8 lần khối lượng Mặt Trời. Đây là một trong những đợt sóng năng lượng mạnh nhất trong vũ trụ kể từ vụ nổ Big Bang.

"Sự kiện này mở ra cánh cửa mới về quá trình hình thành hố đen trong vũ trụ. Đây là cả một thế giới mới", nhà vật lý vũ trụ Stavros Katsanevas, Đài quan sát Sóng hấp dẫn châu Âu (EGO), cho biết.

Theo hiểu biết từ trước đến nay, hố đen nhỏ hình thành khi một ngôi sao chết đi, với khối lượng thông thường gấp 3-10 lần Mặt Trời. Quá trình này không thể áp dụng cho thiên thể gấp 60-120 lần khối lượng Mặt Trời. Với kích thước này, ngôi sao sẽ vỡ tung bởi vụ nổ siêu tinh vân - xảy ra cùng quá trình co lại bởi lực hấp dẫn của chính nó.

"Phát hiện này sẽ mở ra thay đổi mang tính học thuyết về vật lý vũ trụ đối với hố đen", nhà vật lý vũ trụ Michaela, đồng tác giả nghiên cứu, nhấn mạnh.

Theo Michaela, sự hình thành và tồn tại của GW190521 củng cố giả thuyết những siêu hố đen có thể được sinh ra nhờ hố đen trung bình hợp nhất hết lần này đến lần khác. Những siêu hố đen ở trung tâm các thiên hà, bao gồm cả Ngân Hà chứa Hệ Mặt Trời của chúng ta, thường lớn hơn Mặt Trời hàng triệu đến hàng tỷ lần.