Từ những năm 1970, các nhà thiên văn học đã đưa ra giả thuyết rằng tại trung tâm thiên hà của chúng ta, cách Trái đất khoảng 26.000 năm ánh sáng, tồn tại một lỗ đen siêu lớn (SMBH) được gọi là Sagittarius A *. Đo đường kính ước tính 44 triệu km (27,3 triệu mi) và nặng khoảng 4 triệu khối lượng Mặt trời, lỗ đen này được cho là có ảnh hưởng sâu sắc đến sự hình thành và tiến hóa của thiên hà chúng ta.
Tuy nhiên, các nhà khoa học chưa bao giờ có thể nhìn thấy nó trực tiếp và sự tồn tại của nó chỉ được suy ra từ tác động của nó đối với các ngôi sao và vật chất xung quanh nó. Tuy nhiên, các quan sát mới được thực hiện bởi sự hợp tác GRAVITY ** đã quản lý để mang lại những quan sát chi tiết nhất cho đến nay về vấn đề xung quanh Nhân Mã A *, đó là bằng chứng mạnh mẽ nhất cho thấy một lỗ đen tồn tại ở trung tâm Dải Ngân hà.
Nghiên cứu mô tả những phát hiện của họ - Phát hiện các chuyển động quỹ đạo gần quỹ đạo tròn ổn định cuối cùng của lỗ đen khổng lồ SgrA *, xuất hiện gần đây trên tạp chí Thiên văn học và Vật lý thiên văn - được lãnh đạo bởi Reinhard Genzel của Viện Vật lý ngoài Trái đất (MPE) Max Planck và bao gồm các nhà khoa học khác nhau tạo nên sự hợp tác GRAVITY.
Sự hợp tác GRAVITY (được tạo thành từ các nhà khoa học từ nhiều viện nghiên cứu và trường đại học châu Âu) được đặt tên như vậy vì sự liên kết của chúng với thiết bị GRAVITY, một phần của Máy đo giao thoa kính viễn vọng rất lớn ESO (ESTI). Thiết bị này kết hợp ánh sáng từ Kính thiên văn bốn đơn vị VLT, để tạo ra một kính viễn vọng ảo có đường kính 130 m (426,5 ft).
Trong hai năm qua, nhóm này đã sử dụng công cụ này để quan sát trung tâm Thiên hà và Sgr A * để quan sát các tác động của nó đối với môi trường xung quanh. Mục đích của những quan sát này là để kiểm tra những dự đoán được đưa ra bởi Thuyết Einstein Thuyết tương đối rộng và tìm hiểu thêm về SMBH bằng cách nghiên cứu ứng cử viên gần nhất có sẵn.
Một mục đích khác là tìm kiếm các chuyển động quỹ đạo của các tia hồng ngoại (hay còn gọi là ‘điểm nóng) trong đĩa bồi tụ Sag A * (vành đai khí quay quanh lỗ đen). Pháo sáng xảy ra khi khí này, được gia tốc tới tốc độ tương đối tính, được kéo càng gần càng tốt chân trời sự kiện lỗ đen - cái được gọi là quỹ đạo tròn ổn định trong cùng (ISCO) - mà không bị tiêu thụ.
Sử dụng công cụ GRAVITY trên VLTI, nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy pháo sáng phát ra từ vành đai được tăng tốc tới 30% tốc độ ánh sáng theo quỹ đạo tròn xung quanh Sag A *. Đây không chỉ là lần đầu tiên vật liệu được quan sát gần quỹ đạo của điểm đen không quay trở lại, đó là những quan sát chi tiết nhất về vật chất quay quanh lỗ đen này.
Như Oliver Pfuhl, một nhà khoa học tại Viện Vật lý ngoài Trái đất Max Planck và là đồng tác giả của bài báo, cho biết trong một thông cáo báo chí ESO gần đây:
“Nó rất khó để chứng kiến vật chất quay quanh một lỗ đen khổng lồ với 30% tốc độ ánh sáng. Độ nhạy cực lớn của GRAVITY đã cho phép chúng ta quan sát các quá trình bồi tụ trong thời gian thực một cách chi tiết chưa từng thấy.“
Các quan sát mà họ tiến hành cũng xác nhận giả thuyết rằng Sag A * thực sự là một hố đen siêu lớn - hay còn gọi là mô hình hố đen khổng lồ của nhà vua. Như Genzel đã giải thích, thành tựu này là điều mà các nhà khoa học đã mong đợi trong nhiều thập kỷ. Đây luôn là một trong những dự án mơ ước của chúng tôi nhưng chúng tôi không dám hy vọng rằng nó sẽ trở thành có thể sớm như vậy, anh ấy nói.
Thật thú vị, đây không phải là lần đầu tiên cộng tác GRAVITY sử dụng VLTI để quan sát trung tâm thiên hà của chúng ta. Đầu năm nay, nhóm nghiên cứu đã sử dụng GRAVITY và Máy quang phổ cho thiết bị quan sát trường INtegral trong thiết bị hồng ngoại gần (SINFONI) để đo chuyển động của một ngôi sao khi nó tiến hành bay gần với Sag A *.
Khi ngôi sao (S2) đi gần đến trường hấp dẫn cực độ của Nhân Mã A *, nhóm nghiên cứu đã đo vị trí và vận tốc của ngôi sao và so sánh với các phép đo trước đó. Sau khi so sánh chúng với các lý thuyết khác nhau về lực hấp dẫn, họ đã có thể xác nhận rằng hành vi của ngôi sao phù hợp với dự đoán của Thuyết Einstein Thuyết tương đối rộng.
Đây là một thành tựu lớn, vì đây là lần đầu tiên Thuyết tương đối rộng được xác nhận trong một môi trường khắc nghiệt như vậy. Như Pfuhl đã giải thích:
“Chúng tôi đã theo dõi sát sao S2 và tất nhiên chúng tôi luôn để mắt tới Nhân Mã A *. Trong quá trình quan sát, chúng tôi đã may mắn nhận thấy ba tia sáng rực rỡ từ xung quanh lỗ đen - đó là một sự trùng hợp may mắn!“
Cuối cùng, những quan sát đột phá này đã được thực hiện nhờ sự kết hợp giữa hợp tác quốc tế và các công cụ hiện đại. Trong tương lai, các công cụ tiên tiến hơn - và các phương pháp chia sẻ dữ liệu được cải tiến - chắc chắn sẽ mở khóa nhiều bí ẩn hơn về Vũ trụ và giúp các nhà khoa học hiểu được nó đã diễn ra như thế nào.
Và hãy chắc chắn kiểm tra ESOcast này nói về khám phá gần đây, lịch sự của ESO:
** Sự hợp tác GRAVITY được tạo thành từ các thành viên của Viện Vật lý ngoài Trái đất Max Planck, Đài thiên văn LESIA Paris, Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia (CNRS), Viện Thiên văn học Max Planck, Trung tâm Thiên văn học của Trung tâm Max Planck , Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) và nhiều trường đại học châu Âu.
