Tiếng vang ánh sáng của tia X phát ra từ hạt nhân của một thiên hà đã được quan sát thấy. Khi ngôi sao đang bị kéo vào lỗ đen, vật chất của nó được đưa vào đĩa bồi tụ lỗ đen, gây ra một vụ nổ phóng xạ bất ngờ. Sự phát xạ ngọn lửa tia X thu được đã được quan sát khi nó chạm vào các khí sao cục bộ, tạo ra tiếng vang ánh sáng. Sự kiện này cho chúng ta cái nhìn sâu sắc hơn về cách các ngôi sao bị các lỗ đen siêu lớn ăn thịt và cung cấp một phương pháp để lập bản đồ cấu trúc của các hạt nhân thiên hà. Các nhà khoa học hiện tin rằng họ có bằng chứng quan sát cho sự khó nắm bắt hình xuyến phân tử được cho là bao quanh các hố đen siêu lớn đang hoạt động.
Tiếng vang ánh sáng từ các thiên hà xa xôi đã được quan sát trước đây. Tiếng vang từ siêu tân tinh xảy ra cách đây 400 năm (hiện được coi là tàn dư siêu tân tinh SNR 0509-67.5) chỉ được quan sát thấy ở đây trên Trái đất, sau khi phát thải siêu tân tinh phát ra từ vật chất thiên hà. Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên phát thải năng lượng từ một dòng vật chất đột ngột vào một đĩa bồi tụ lỗ đen siêu lớn đã được quan sát thấy dội lại các khí trong hạt nhân thiên hà. Đây là một bước quan trọng để hiểu cách các ngôi sao bị tiêu thụ bởi các lỗ đen siêu lớn. Ngoài ra, tiếng vang hoạt động giống như đèn rọi, làm nổi bật vật chất tối giữa các ngôi sao, cho thấy cấu trúc mà chúng ta chưa từng thấy trước đây.
Nghiên cứu mới này được thực hiện bởi một nhóm quốc tế do Stefanie Komossa từ Viện Max Planck về Vật lý ngoài trái đất ở Garched, Đức, sử dụng dữ liệu từ Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan. Komossa ví sự quan sát này để chiếu sáng một thành phố tối với một vụ nổ pháo hoa:
“Để nghiên cứu cốt lõi của một thiên hà bình thường giống như nhìn vào bầu trời New York vào ban đêm khi mất điện: Bạn có thể học hỏi nhiều về các tòa nhà, đường và công viên. Tình hình thay đổi, ví dụ, trong một màn bắn pháo hoa. Nó giống hệt nhau khi một vụ nổ bức xạ năng lượng cao đột ngột chiếu sáng một thiên hà.Chú - Stefanie Komossa
Một vụ nổ tia X mạnh như thế này có thể rất khó quan sát vì chúng là khí thải trong thời gian ngắn, nhưng một lượng thông tin khổng lồ có thể thu được bằng cách nhìn thấy một sự kiện như vậy nếu các nhà thiên văn học đủ nhanh. Bằng cách phân tích mức độ dữ liệu ion hóa và vận tốc trong các vạch phát xạ quang phổ của ánh sáng dội lại, các nhà vật lý Max Planck đã có thể suy ra vị trí bùng phát. Được tổ chức trong các vạch phát xạ là dấu vân tay vũ trụ của các nguyên tử tại nguồn phát xạ, dẫn chúng đến lõi thiên hà nơi có một lỗ đen siêu lớn được cho là sống.
Mô hình chuẩn cho các hạt nhân thiên hà (a.k.a. mô hình thống nhất của các thiên hà hoạt động) dự đoán một hình xuyến phân tử của người Viking xung quanh đĩa bồi tụ lỗ đen. Những quan sát mới về thiên hà có tên SDSSJ0952 + 2143 dường như cho thấy ngọn lửa tia X được phản xạ bởi hình xuyến phân tử thiên hà (với các vạch phát xạ sắt mạnh). Đây là lần đầu tiên sự hiện diện của một hình xuyến có thể được nhìn thấy, và nếu được xác nhận, các nhà vật lý thiên văn sẽ có bằng chứng quan sát về khả năng lý thuyết này, củng cố mô hình chuẩn. Hơn nữa, sử dụng pháo sáng đĩa bồi tụ có thể hỗ trợ các nhà khoa học khi cố gắng lập bản đồ cấu trúc của các hình xuyến phân tử khác.
Tăng cường quan sát phát xạ tia X dội lại từ hình xuyến là khả năng nhìn thấy phát xạ hồng ngoại thay đổi. Phát xạ này biểu thị một lời kêu gọi cuối cùng của người Viking về sự giúp đỡ bởi đám mây bụi đang bị đốt nóng nhanh chóng bởi các tia X tới. Bụi sẽ bị bay hơi ngay sau đó.
Nhưng làm thế nào để họ biết đó là một ngôi sao rơi vào đĩa bồi tụ? Ngoài các dòng sắt mạnh, còn có các dòng phát thải hydro kỳ lạ chưa từng thấy trước đây. Đây là một bằng chứng mạnh mẽ cho thấy đó là những mảnh vụn từ một ngôi sao đến quá gần lỗ đen, tước đi nhiên liệu hydro của nó.
Mặc dù ngọn lửa tia X đã lắng xuống, thiên hà vẫn tiếp tục được quan sát bởi vệ tinh tia X Chandra. Phát xạ tia X mờ nhưng có thể đo được đang được quan sát có lẽ biểu thị rằng ngôi sao vẫn đang được đưa vào đĩa bồi tụ. Có vẻ như việc đo phát xạ mờ này cũng có thể được sử dụng, cho phép các nhà nghiên cứu tiếp tục lập bản đồ hình xuyến phân tử từ lâu sau khi phát xạ tia X mạnh ban đầu kết thúc.
Nguồn: arXiv, Viện Vật lý ngoài Trái đất Max Planck
