Các nhà thiên văn học tìm thấy gió từ một lỗ đen trong ánh sáng đầu tiên của vũ trụ

Thứ sáu - 07/12/2018 15:34     In bài viết

Các nhà khoa học đã phát hiện thấy gió từ một hố đen siêu lớn thổi bay ở khoảng cách lớn hơn nhiều so với trước đây.

Nhà thiên văn học Mark Lacy và các đồng nghiệp đã sử dụng Atacama Large Millimeter Array ở Chile để quan sát ánh sáng đầu tiên của vũ trụ, và tìm thấy bằng chứng của các luồng chảy từ một loại hố đen gọi là chuẩn tinh. Gió kéo dài khoảng 228.000 năm ánh sáng từ thiên hà bao quanh quasar. Trước đây, các nhà thiên văn học đã nhìn thấy những dấu hiệu của những cơn gió này chỉ cách các thiên hà của chúng khoảng 3.000 năm ánh sáng.

Kết quả, được công bố ngày 12 tháng 11 tại arXiv.org, có thể giúp giải quyết các câu hỏi về cách hố đen có thể phát triển với các thiên hà của chúng, hoặc tắt các thiên hà.

Các hố đen được biết đến nhiều nhất với sức hút gobbling tất cả mọi thứ mà veers quá gần. Nghịch lý như nó âm thanh, lỗ đen siêu lớn cũng có thể gửi vật liệu theo hướng ngược lại, điều khiển dòng khí và plasma tích điện mạnh đi từ các thiên hà chủ của chúng.

Những lỗ đen này là nạn nhân của sự thành công của chính họ, kéo nhiều vật liệu hơn là họ có thể tiêu thụ cùng một lúc. Vật liệu dư thừa bao quanh các lỗ đen trong một đĩa xoáy chặt chẽ, nơi ma sát làm nóng đến hàng trăm triệu độ Celsius. Lỗ đen cộng với đĩa sáng đó là một quasar.

Tất cả nhiệt đó, cộng với một số trợ giúp từ từ trường, tạo ra những cơn gió lớn mang khí và plasma đi (SN Online: 3/6/17). “Lỗ đen không thể nuốt tất cả những thứ đó,” Lacy, Đài thiên văn Đài thiên văn Quốc gia ở Charlottesville, Va nói. “Nó phải thổi một số thứ đó ra.”

Đo lường mức độ và năng lượng của gió như vậy có thể giúp các nhà khoa học tìm ra cách vật chất nhổ ra bởi các hố đen có thể ảnh hưởng đến cách các thiên hà phát triển và phát triển. Nếu gió không thổi bay đủ xa từ thiên hà, ví dụ, vật liệu trong các đám mây có thể rơi xuống thiên hà và được tái tạo thành các ngôi sao mới - hoặc bị thổi bay ra ngoài một lần nữa (SN: 7/21/18, p 16).

Nhưng nếu một cơn gió của hố đen quá mạnh, nó có thể ăn cắp tất cả khí hình thành sao của thiên hà và đóng cửa thiên hà. Điều đó có thể giải thích tại sao dường như có giới hạn khối lượng cho các thiên hà: Hầu hết có ít hơn 10 nghìn tỷ lần giá trị khối lượng của mặt trời. Các tính toán lý thuyết cho rằng nếu một lỗ đen có thể thổi đi 1 hoặc 2% tổng năng lượng của một chuẩn tinh trong gió, thì sẽ đủ để đóng một thiên hà xuống. Và điều đó có thể xảy ra khi một thiên hà nặng khoảng 10 nghìn tỷ mặt trời.

Tuy nhiên, để tìm hiểu xem điều đó có thực sự xảy ra hay không, các nhà thiên văn học cần phải biết những cơn gió đen thực sự có thể đạt tới bao nhiêu và chúng mang theo bao nhiêu năng lượng.

Lacy và các đồng nghiệp đã quan sát một quasar có tên HE 0515-4414, cách Trái đất khoảng 268 triệu năm ánh sáng, để xem khí nóng của gió phân tán các photon từ nền vi sóng vũ trụ, ánh sáng lâu đời nhất trong vũ trụ (SN Online: 7/24/18). "Nó gần giống như gió tạo ra một cái bóng," Lacy nói. "Bạn thấy cái lỗ này trên nền vi sóng."

Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Sunyaev-Zeldovich. Các nhà thiên văn học khác dự đoán vào năm 1999 rằng hiệu ứng này có thể được sử dụng để đo lường năng lượng và độ giãn của những cơn gió này. Nhưng ALMA là kính thiên văn đầu tiên nhạy cảm đủ để phát hiện hiệu ứng.

Ngoài việc theo dõi quãng gió của HE 0515-4414 đến mức nào, nhóm nghiên cứu cũng đã đánh giá năng lượng của cơn gió. Đó là ít hơn nhiều so với dự kiến, khoảng 0,01 phần trăm tổng năng lượng của quasar. Đó là hư không gần đủ để giải thích giới hạn khối lượng thiên hà.

"Điều đó không có nghĩa là lý thuyết đã hoàn toàn chết," Lacy nói. Các quan sát của ALMA cho rằng, thay vì thổi liên tục, gió thổi một bong bóng lớn, tồn tại lâu dài của vật liệu có thể kéo dài hàng triệu năm, lâu hơn hầu hết các quasar đang hoạt động. Bong bóng đó có thể giữ vật liệu tạo hình sao ra khỏi thiên hà vô thời hạn, làm cho thiên hà rơi xuống ngay cả khi không có lỗ đen đang hoạt động thổi mạnh.

"Đối với tôi đó là biên giới tiếp theo, để tìm thấy những dòng chảy ma treo xung quanh quasars có thể đã chết", nhà vật lý thiên văn Priyamvada Natarajan của Đại học Yale, người viết bài báo năm 1999 dự đoán phương pháp quan sát này như một sinh viên tốt nghiệp tại Viện Thiên văn học tại Đại học Cambridge.

"Tôi rất phấn khích," cô nói. "Đây là phát hiện đầu tiên mà chúng ta thực sự có thể đo được động năng được truyền đến môi trường của thiên hà." Nhưng cô cảnh báo rằng nghiên cứu mới chỉ tập trung vào một vật thể. Các nhà thiên văn học sẽ cần phải tìm thêm gió quasar trước khi đưa ra kết luận về cách hố đen ảnh hưởng đến thiên hà của chúng nói chung.

Dich Huong Pham (Theo www.sciencenews.org)

 
Banner
Banner home right