Hai tuần trước (27/11), các nhà thiên văn học đã xuất bản một bài báo trên tạp chí Nature tuyên bố họ đã tìm thấy một lỗ đen khổng lồ không thể tưởng tượng được cách Trái đất không quá xa. Nếu họ đúng, đó sẽ là một cú sốc lớn đối với vật lý thiên văn, nâng cao các lý thuyết về cách thức và nơi mà các lỗ đen khổng lồ như vậy hình thành. Nhưng có vẻ như họ có thể đã sai.
Các nhà nghiên cứu nghĩ rằng họ đã tìm thấy lỗ đen khổng lồ hiếm có, gấp 70 lần khối lượng mặt trời của chúng ta, như một phần của hệ thống nhị phân có tên LB-1 cách Trái đất 15.000 năm ánh sáng. Nhưng bây giờ, hai bài báo độc lập được công bố trên cơ sở dữ liệu arXiv tuần này đã tìm thấy cùng một vấn đề cơ bản với tuyên bố đó: Nó dựa vào bằng chứng cho thấy lỗ đen không nhìn thấy đang lắc lư rất nhẹ khi ngôi sao đồng hành nặng nề của nó, được gọi là ngôi sao B, xoay quanh nó . Sự khác biệt giữa sự lắc lư nhẹ của lỗ đen và chuyển động nhanh của ngôi sao cho thấy lỗ đen lớn hơn nhiều - nếu chúng ở gần kích thước của nhau hơn, bạn sẽ mong đợi lỗ đen di chuyển nhiều như ngôi sao. Tuy nhiên, theo hai bài báo mới, các nhà nghiên cứu đã giải thích sai những gì họ đang nhìn thấy dưới ánh sáng từ hệ thống xa xôi.
Hình ảnh một đô vật sumo quất một quả bóng bowling xung quanh thành vòng tròn ở cuối chuỗi dài. Đó là khá nhiều cách mô hình của hệ thống này hoạt động trong bài báo Thiên nhiên. Các đô vật trong kịch bản đó (lỗ đen) sẽ dịch chuyển qua lại một chút để bù cho trọng lượng của quả bóng (ngôi sao đồng hành), nhưng quả bóng sẽ làm hầu hết việc di chuyển. Nếu bạn biết khối lượng của quả bóng bowling và biết chúng di chuyển bao nhiêu, bạn có thể tính được khối lượng của đô vật sumo.
Vấn đề là một chút ánh sáng lung linh mà các nhà nghiên cứu đã đưa ra yêu sách - được gọi là "đường phát xạ Hα" - bây giờ có vẻ như nó không đến từ lỗ đen. Điều đó có nghĩa là phép đo khối lượng tâm trí có thể sai.
Jackie Faherty, nhà vật lý thiên văn tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ tại thành phố New York, người đã nói: "Bạn đã có một ngôi sao 'B lớn" này và đó là một thành phần. Và sau đó, lỗ đen là thành phần khác. t liên quan đến bất kỳ của các giấy tờ. "Vì vậy, bạn đã có hai thứ mà bạn đang nhìn nhưng chúng có thể bị lẫn lộn với nhau."
Kính viễn vọng trên Trái đất nói chung không đủ sắc nét để phân giải các vật thể riêng lẻ trong các hệ sao đủ tốt để đo chuyển động của chúng - đặc biệt khi một trong những vật thể đó là một lỗ đen, chỉ có thể nhìn thấy từ "đĩa bồi tụ" mỏng của vật liệu xung quanh thân chính của nó . Vì vậy, nghiên cứu các hệ thống này thường yêu cầu phân tích các mẫu theo tần số ánh sáng riêng lẻ đến từ các hệ thống và sử dụng chúng để rút ra những suy luận về những gì đang diễn ra bên trong chúng.
LB-1 có một nguồn dữ liệu rất sáng: Tất cả ánh sáng phát ra từ ngôi sao B bình thường trong hệ thống. Các nhà nghiên cứu có thể đo chuyển động của nó bằng hiệu ứng Doppler, làm cho các bước sóng ánh sáng bị kéo dài và ánh sáng dường như bị đỏ khi ngôi sao di chuyển khỏi Trái đất, và sau đó trở nên xanh hơn một chút khi nó quay trở lại Trái đất. Các nhà nghiên cứu có thể theo dõi hiệu ứng Doppler đó trong một loạt các vạch phát xạ - đặc biệt là các tần số bức xạ sáng tương ứng với các đặc điểm riêng của ngôi sao.
Trong bài báo của Nature, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một dòng phát xạ khác trong hệ thống, đó là dòng Hα, dường như không đến từ ngôi sao bình thường. Họ tìm thấy nó cũng cho thấy hiệu ứng Doppler nhẹ, cho thấy nguồn của nó đang di chuyển một chút và gợi ý rằng nó có thể đến từ đĩa vật liệu xung quanh một lỗ đen không nhìn thấy trong hệ thống. Những gì các bài báo mới tìm thấy là các nhà nghiên cứu Tự nhiên đã không thể phân tách hoàn toàn dữ liệu từ nguồn sáng, ngôi sao và từ nguồn mờ. Sự rung chuyển rõ ràng trong dòng Hα là một loại ảo ảnh được tạo ra bởi ánh sáng từ ngôi sao đồng hành và biến mất sau khi bạn trừ đi nguồn đó. Bất cứ điều gì làm cho dòng Hα hoàn toàn không di chuyển so với hệ thống.
"Sau khi chỉ ra, điều đó rất dễ hiểu - đó không phải là điều gì đó tối nghĩa và tôi nghĩ rằng hầu hết các nhà thiên văn học sẽ hiểu lập luận và đồng ý", Leo C. Stein, nhà vật lý thiên văn của Đại học Mississippi, người không tham gia vào bất kỳ điều nào trong số này giấy tờ, nói với Live Science.
Ông nói rằng sau khi xem các bài báo mới, ông "rất hoài nghi" về tuyên bố ban đầu của tờ Nature về khối lượng của lỗ đen.
Nếu dòng Hα không di chuyển, điều đó có nghĩa là một trong hai điều, Đại học California, Berkeley, nhà vật lý thiên văn Kareem El-Badry và Eliot Quataert đã viết trong bài báo của họ, một trong hai bài được xuất bản cho arXiv đã xác định vấn đề Hα.
"Một cách giải thích có thể hiểu được là bạn đồng hành là một lỗ đen với khối lượng thậm chí cao hơn so với báo cáo", họ viết.
Có lẽ lỗ đen có kích thước quá lớn đến nỗi nó dường như không ngọ nguậy dưới ảnh hưởng lực hấp dẫn của ngôi sao đồng hành.
"Chúng tôi coi kịch bản này là cực kỳ khó xảy ra", họ viết.
Không có bằng chứng nào khác về một lỗ đen lớn như vậy trong hệ thống.
Vì vậy, kịch bản nhiều khả năng là hệ thống chứa một lỗ đen điển hình hơn ít nhiều trên quy mô của mặt trời và dòng Hα đến từ một số nguồn khác, như được nêu trong bài báo arXiv thứ hai, từ một nhóm lớn hơn từ Katholieke Đại học Leuven và Đài thiên văn Hoàng gia, cả ở Bỉ.
Một bài báo thứ ba, từ một nhóm các nhà nghiên cứu từ New Zealand, Canada và Úc, đã xác định thêm một số vấn đề với bài báo Tự nhiên, bao gồm cả việc các tác giả có thể đánh giá sai khoảng cách đến hệ thống. Thật hấp dẫn, Stein nói, nhưng vấn đề Hα trình bày một vấn đề đơn giản hơn nhiều.
Hệ thống này vẫn rất thú vị và El-Badry đã nói trong một tweet rằng anh ấy mong muốn nghiên cứu chi tiết hơn. Nhưng nó phù hợp hơn với các lý thuyết vật lý thiên văn hiện có, dễ dàng giải thích các lỗ đen nhỏ hơn trong vùng không gian này, nhưng đấu tranh để giải thích làm thế nào một lỗ đen lớn hơn nhiều có thể hình thành.
"Đây là một câu chuyện về cách tiến bộ của khoa học", Faherty nói với Live Science. "Các nhà khoa học thực sự bị thu hút bởi vì đó là một cú hích thú vị cho những gì chúng ta có thể xem xét trong lý thuyết về sự tiến hóa của sao. Nhưng khoa học cũng tiến bộ khi chúng ta kiểm tra cẩn thận công việc của nhau, và đó là những gì đã xảy ra trong trường hợp này."
