Theo một phát hiện mới, một loại lỗ đen hoàn toàn mới có thể ẩn nấp trong vũ trụ và chúng có thể nhỏ hơn nhiều so với những gì các nhà khoa học đã tìm thấy trước đó.
Lỗ đen là những thiên thể khổng lồ nuốt chửng mọi thứ đến quá gần; thậm chí ánh sáng không thể thoát khỏi lực hấp dẫn dữ dội của lỗ đen. Việc tìm kiếm các lỗ đen, nhỏ và lớn - chẳng hạn như các siêu sao ngồi ở trung tâm của hầu hết các thiên hà, bao gồm cả của chúng ta - giúp các nhà nghiên cứu ghép lại cách thức vũ trụ hoạt động và tạo ra một câu chuyện về sự sống và cái chết của các ngôi sao.
Đó là bởi vì các lỗ đen là xác chết của những ngôi sao từng là những ngôi sao khổng lồ trải qua một vụ nổ kinh hoàng, cuối cùng tự sụp đổ. Cái chết bùng nổ và sự sụp đổ của các ngôi sao sau đó có thể tạo thành hai vật thể khác nhau. Nếu ngôi sao ban đầu đủ lớn, vụ nổ này sẽ tạo ra một lỗ đen, nhưng nếu không, xác chết thay vào đó sẽ tạo thành một vật thể nhỏ, dày đặc được gọi là sao neutron.
Các nhà thiên văn học thường tìm kiếm các lỗ đen này trong thiên hà của chúng ta bằng cách đo các tia X được phát ra khi các lỗ đen hút vật liệu từ các ngôi sao gần đó. Mặt khác, ở các thiên hà xa xôi, các nhà nghiên cứu tìm kiếm sóng hấp dẫn được tạo ra bởi sự hợp nhất của hai lỗ đen hoặc từ sự va chạm của các ngôi sao neutron.
Nhưng một nhóm các nhà nghiên cứu đã tự hỏi liệu có thể có các lỗ đen có khối lượng tương đối thấp không phát ra tín hiệu tia X của các lỗ đen khác hay không. Các lỗ đen giả định như vậy có thể sẽ tồn tại trong một hệ nhị phân với một ngôi sao khác, mặc dù chúng sẽ quay xa khỏi ngôi sao này đến mức chúng sẽ không ăn nhiều từ người bạn đồng hành của mình; Do đó, các nhà nghiên cứu phỏng đoán, những lỗ đen nhỏ này sẽ không phát ra tia X có thể phát hiện được và do đó sẽ không nhìn thấy được đối với các nhà thiên văn học, theo ông Todd Thompson, giáo sư thiên văn học tại Đại học bang Ohio và là tác giả chính của nghiên cứu. phát hiện mới.
"Chúng tôi khá chắc chắn rằng phải có nhiều, rất nhiều trong số các lỗ đen này trong các hệ thống nhị phân có các ngôi sao ngoài kia trong các thiên hà, chỉ là chúng tôi đã không tìm thấy chúng vì chúng khó tìm thấy", Thompson nói với Live Science. Nhưng "thật thú vị khi cố gắng tìm những thứ không thể nhìn thấy."
Thompson và các đồng nghiệp đã tìm kiếm bằng chứng về những lỗ đen này trong những người bạn đồng hành của các đối tượng được đề xuất. Các nhà nghiên cứu đã kết hợp thông qua dữ liệu từ Thí nghiệm tiến hóa thiên hà quan sát (APOGEE) của Apache có thông tin về phổ ánh sáng - các bước sóng năng lượng khác nhau được tạo ra bởi một vật thể - từ hơn 100.000 ngôi sao trong thiên hà của chúng ta.
Thông tin từ khảo sát này cho thấy quang phổ thay đổi, hoặc bước sóng ánh sáng, từ mỗi ngôi sao đó. Nếu các nhà nghiên cứu nhận thấy bất kỳ thay đổi nào trong các quang phổ này - ví dụ, sự dịch chuyển sang bước sóng xanh hơn hoặc sự dịch chuyển sang bước sóng đỏ hơn - có thể có nghĩa là một ngôi sao cụ thể đang quay quanh một người bạn đồng hành vô hình. Sau khi thực hiện phân tích này, các nhà nghiên cứu đã xem xét sự thay đổi độ sáng của một tập hợp các ngôi sao có thể quay quanh các lỗ đen, sử dụng dữ liệu từ một khảo sát khác có tên là Khảo sát tự động toàn bộ bầu trời cho siêu tân tinh (ASAS-SN). Họ đã tìm kiếm những ngôi sao đang phát sáng và mờ dần trong khi cũng dịch chuyển màu đỏ và dịch chuyển màu xanh.
Đó là cách các nhà nghiên cứu phát hiện ra một vật thể tối khổng lồ bị khóa trong vòng tay hấp dẫn với một ngôi sao khổng lồ đang quay nhanh cách đó khoảng 10.000 năm ánh sáng ở phía xa thiên hà của chúng ta, gần chòm sao Auriga. Các nhà nghiên cứu ước tính khối lượng của vật thể này gấp khoảng 3,3 lần so với mặt trời của chúng ta, quá lớn để trở thành một ngôi sao neutron và không đủ lớn so với bất kỳ lỗ đen nào được biết đến.
Ngôi sao neutron lớn nhất mà các nhà khoa học biết đến có khối lượng gấp 2,1 lần mặt trời của chúng ta, trong khi đó, lỗ đen lớn nhất được biết là gấp khoảng năm đến sáu lần khối lượng mặt trời của chúng ta, Thompson nói. Tuy nhiên, ranh giới khối lượng thấp hơn của vật thể mới - khối lượng thấp nhất mà vật thể này có thể - gấp 2,6 lần khối lượng mặt trời của chúng ta, đó là điều mà các nhà thiên văn học nghĩ là giới hạn trên của các sao neutron khổng lồ về mặt lý thuyết có thể có được. Bất kỳ khối lượng nào lớn hơn thế, và ngôi sao neutron sẽ sụp đổ thành một lỗ đen.
Vì vậy, vật thể bí ẩn, tối tăm này "có thể là ngôi sao neutron lớn nhất từng thấy", ngay tại ranh giới mà sau đó nó không thể tồn tại, Thompson nói. "Tôi thực sự sẽ còn phấn khích hơn nữa nếu đó là sự thật." Nhưng nhiều khả năng, đó là lỗ đen giả định nhưng chưa từng được phát hiện trước đó, ông nói thêm.
Dejan Stojkovic, một nhà vũ trụ học và giáo sư vật lý tại Đại học Buffalo College of Arts and Science, người không liên quan đến nghiên cứu, đã đồng ý. "Đây rất có thể là một lỗ đen", bởi vì nó quá lớn để trở thành một ngôi sao neutron, trừ khi đó là một ngôi sao khác thường, Stojkovic nói với Live Science. "Phát hiện âm thanh rất hợp lý", nhưng không bất ngờ, vì các nhà thiên văn học biết rằng các hố đen khối lượng thấp hơn tồn tại.
Thompson cho biết ông mong muốn những khám phá trong tương lai, như thông tin về độ nghiêng của quỹ đạo của ngôi sao xung quanh vật thể tối mà tàu vũ trụ Gaia của Cơ quan Vũ trụ châu Âu có thể tập hợp trong một nhiệm vụ sắp tới. Điều này có thể giúp các nhà nghiên cứu đo khối lượng của vật thể tối chính xác hơn.
Những phát hiện được công bố ngày hôm qua (31/10) trên tạp chí Science.
