Đột phá mới trong việc nghiên cứu lỗ đen giúp tìm ra "mắt xích còn thiếu" trong lịch sử 10 tỷ năm của vũ trụ

Khám phá được thực hiện bên trong một cụm sao trong thiên hà Tiên nữ, được gọi là AKA M31. Các chuyên gia đã nghiên cứu những thay đổi về ánh sáng để xác định một vùng không thời gian khổng lồ có khối lượng gần gấp 100.000 lần khối lượng của Mặt trời. Sự thay đổi này cũng tương tự như "khối lượng trung bình" của các lỗ đen - cả hai đều khó nắm bắt và được các nhà thiên văn học rất chú ý tìm kiếm nhằm trả lời những câu hỏi lớn nhất của vũ trụ.

Nhóm các nhà thiên văn học, dẫn đầu bởi Renuka Pechetti thuộc Đại học Liverpool John Moores, đã viết: "Trong bài báo này, chúng tôi sử dụng các mô hình khối lượng có độ phân giải cao và động học để trình bày về một lỗ đen khối lượng trung bình tương đương khoảng 100.000 mặt trời (IMBH) với tầm quan trọng lớn hơn 3-sigma".

Tác phẩm của họ được đăng lên arXiv và được Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ (AAS) đồng ý xuất bản.

Hố đen được hình thành khi các ngôi sao lớn sụp đổ vào cuối vòng đời của chúng và có thể tiếp tục phát triển bằng cách hấp thụ cũng như hợp nhất với những ngôi sao khác. Sự tương tác này đã được quan sát trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học sử dụng nó để xác định sự hiện diện của hố đen, vì bức xạ phát ra dưới dạng ánh sáng nhìn thấy được trong không gian.

Hầu hết các lỗ đen có thể được phân loại theo hai phạm vi khối lượng. Có những lỗ đen có khối lượng sao, gấp khoảng 100 lần khối lượng của Mặt trời; ngoài ra còn có các lỗ đen siêu lớn với khối lượng gấp một triệu lần khối lượng của Mặt trời.

Ở giữa là một phạm vi được phân loại trung gian, phát hiện ra chúng có thể giúp cung cấp "mắt xích còn thiếu" trong việc tìm hiểu những bí mật của vũ trụ, tuy nhiên nó cực kỳ hiếm. Cho đến nay, số lượng IMBH được phát hiện vẫn cực kỳ thấp. Nếu không tìm ra thêm các lỗ đen khối lượng trung gian, các nhà khoa học sẽ phải vật lộn để giải quyết câu hỏi làm sao hai chế độ khối lượng cực kỳ khác nhau có thể cùng tồn tại. Một quần thể vững chắc của các lỗ đen trong phạm vi khối lượng trung bình có thể giúp chúng ta hiểu được cách phát triển của lỗ đen.

Đây là lý do tại sao một cụm sao trong thiên hà Andromeda, được gọi là B023-G078, lại được các nhà khoa học quan tâm đến vậy. B023-G078 là cụm sao lớn nhất trong thiên hà, một cụm sao hình cầu liên kết hấp dẫn, khối lượng bằng 6,2 triệu lần khối lượng Mặt Trời.

Theo các mô hình, cụm sao này hình thành khi một thiên hà này thay thế thiên hà khác. Các nhà thiên văn học đã nghiên cứu hàm lượng kim loại của cụm sao, dựa trên các dấu hiệu trong ánh sáng mà nó phát ra, và xác định rằng nó có tuổi khoảng 10,5 tỷ năm. Sau đó, họ nghiên cứu cách các ngôi sao di chuyển xung quanh trung tâm của cụm sao, từ đó tính toán khối lượng của lỗ đen ở bên trong.

Kết quả trả về bằng khoảng 91.000 khối lượng Mặt trời, chiếm khoảng 1,5% khối lượng của cụm. Các chuyên gia nói thêm: "Chúng tôi tin vào sự hiện diện của một IMBH duy nhất vì các dấu hiệu khác cho thấy B023-G78 là một hạt nhân bị tách rời, cũng như độ đặc rõ ràng của thành phần tối. Dữ liệu có độ phân giải không gian cao hơn sẽ giúp cải thiện các hạn chế hiện tại và sẽ là ưu tiên hàng đầu trong kỷ nguyên sắp tới của ngành thiên văn học".