Khi các thiên hà va chạm, mọi cách thức hỗn loạn có thể xảy ra. Mặc dù quá trình này mất hàng triệu năm, nhưng sự hợp nhất của hai thiên hà có thể dẫn đến các Lỗ đen Siêu khối (SMBH, cư trú tại trung tâm của chúng) hợp nhất và trở nên lớn hơn. Nó cũng có thể dẫn đến việc các ngôi sao bị đá ra khỏi các thiên hà của chúng, gửi chúng và thậm chí cả hệ thống các hành tinh của chúng vào không gian như những ngôi sao lừa đảo của Hồi.
Nhưng theo một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế, có vẻ như trong một số trường hợp, SMBH cũng có thể bị đẩy ra khỏi các thiên hà của chúng sau khi xảy ra sáp nhập. Sử dụng dữ liệu từ Đài quan sát tia X của NASA Chandra và các kính viễn vọng khác, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra thứ gì có thể là một lỗ đen siêu lớn nổi loạn của người Viking đang di chuyển ra khỏi thiên hà của nó.
Theo nghiên cứu của đội ngũ - xuất hiện trong Tạp chí vật lý thiên văn dưới tiêu đề Một lỗ đen siêu lớn có khả năng hồi phục tiềm năng, CXO J101527.2 + 625911 - lỗ đen nổi loạn được phát hiện ở khoảng cách khoảng 3,9 tỷ năm ánh sáng từ Trái đất. Nó dường như đến từ bên trong một thiên hà hình elip và chứa khối lượng tương đương 160 triệu lần Mặt trời của chúng ta.
Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy lỗ đen này trong khi tìm kiếm qua hàng ngàn thiên hà để tìm bằng chứng về các lỗ đen có dấu hiệu chuyển động. Điều này bao gồm việc sàng lọc thông qua dữ liệu thu được từ kính viễn vọng tia X của Chandra cho các nguồn tia X sáng - một đặc điểm chung của SMBH phát triển nhanh - được xem là một phần của Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan (SDSS).
Sau đó, họ xem xét dữ liệu của Hubble về tất cả các thiên hà sáng tia X này để xem liệu nó có tiết lộ hai đỉnh sáng ở trung tâm hay không. Những đỉnh sáng này sẽ là một dấu hiệu nhận biết rằng có một cặp hố đen siêu lớn hoặc một lỗ đen đang hồi phục đang di chuyển ra khỏi trung tâm thiên hà. Cuối cùng, các nhà thiên văn học đã kiểm tra dữ liệu phổ SDSS, cho thấy lượng ánh sáng quang thay đổi theo bước sóng.
Từ tất cả những điều này, các nhà nghiên cứu luôn tìm thấy những gì họ coi là một ứng cử viên sáng giá cho một lỗ đen nổi loạn. Với dữ liệu trợ giúp từ SDSS và kính viễn vọng Keck ở Hawaii, họ đã xác định rằng ứng cử viên này ở gần, nhưng bù lại rõ ràng từ trung tâm thiên hà của nó. Họ cũng lưu ý rằng nó có vận tốc khác với thiên hà - những đặc tính cho thấy nó tự di chuyển.
Hình ảnh bên dưới, được tạo ra từ dữ liệu của Hubble, cho thấy hai điểm sáng gần trung tâm của thiên hà. Trong khi đó, bên trái nằm ở trung tâm, bên phải (SMBH nổi loạn) nằm cách trung tâm khoảng 3.000 năm ánh sáng. Giữa dữ liệu X-quang và dữ liệu quang học, tất cả các dấu hiệu đều chỉ về phía nó là một lỗ đen được đá từ thiên hà của nó.
Xét về những gì có thể gây ra điều này, nhóm nghiên cứu đã mạo hiểm rằng lỗ phía sau có thể đã bị thu hồi lại khi hai SMBH nhỏ hơn va chạm và sáp nhập. Vụ va chạm này sẽ tạo ra sóng hấp dẫn mà sau đó có thể đẩy lỗ đen ra khỏi trung tâm thiên hà. Họ còn mạo hiểm rằng lỗ đen có thể đã hình thành và chuyển động do sự va chạm của hai lỗ đen nhỏ hơn.
Một lời giải thích khả thi khác là hai SMBH nằm ở trung tâm của thiên hà này, nhưng một trong số chúng không tạo ra bức xạ có thể phát hiện được - điều đó có nghĩa là nó đang phát triển quá chậm. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu ủng hộ lời giải thích rằng những gì họ quan sát được là một lỗ đen nổi loạn, vì nó dường như phù hợp hơn với bằng chứng. Ví dụ, nghiên cứu của họ cho thấy các dấu hiệu cho thấy thiên hà chủ đang gặp một số xáo trộn ở các khu vực bên ngoài của nó.
Đây là một dấu hiệu khả dĩ cho thấy sự hợp nhất giữa hai thiên hà đã xảy ra trong quá khứ tương đối gần đây. Vì các vụ sáp nhập SMBH được cho là xảy ra khi các thiên hà chủ của chúng hợp nhất, nên sự bảo lưu này ủng hộ lý thuyết lỗ đen nổi loạn. Ngoài ra, dữ liệu cho thấy trong thiên hà này, các ngôi sao đang hình thành với tốc độ cao. Điều này đồng ý với các mô phỏng trên máy tính dự đoán rằng các thiên hà hợp nhất trải qua một tỷ lệ hình thành sao tăng cường.
Nhưng tất nhiên, các nghiên cứu bổ sung là cần thiết trước khi có thể đưa ra bất kỳ kết luận nào. Trong khi đó, những phát hiện có khả năng được các nhà thiên văn học đặc biệt quan tâm. Nghiên cứu này không chỉ liên quan đến một hiện tượng thực sự hiếm gặp - SMBH đang chuyển động, thay vì nghỉ ngơi ở trung tâm thiên hà - mà các tính chất độc đáo liên quan có thể giúp chúng ta tìm hiểu thêm về các đặc điểm hiếm gặp và bí ẩn này.
Đối với một người, nghiên cứu về SMBH có thể tiết lộ nhiều hơn về tốc độ và hướng quay của các vật thể bí ẩn này trước khi chúng hợp nhất. Từ đó, các nhà thiên văn học sẽ có thể dự đoán tốt hơn khi nào và nơi SMBH sắp hợp nhất. Nghiên cứu tốc độ thu hồi các lỗ đen cũng có thể tiết lộ thêm thông tin về sóng hấp dẫn, có thể mở khóa các bí mật bổ sung về bản chất của không gian thời gian.
Và trên hết, chứng kiến một lỗ đen nổi loạn là cơ hội để thấy một số lực lượng khá tuyệt vời tại nơi làm việc. Giả sử các quan sát là chính xác, chắc chắn sẽ có các cuộc khảo sát tiếp theo được thiết kế để xem SMBH đang đi đâu và ảnh hưởng của nó đến môi trường vũ trụ xung quanh.
Kể từ những năm 1970, các nhà khoa học đã có quan điểm rằng hầu hết các thiên hà đều có SMBH tại trung tâm của họ. Trong những năm và nhiều thập kỷ sau đó, nghiên cứu đã xác nhận sự hiện diện của các lỗ đen không chỉ ở trung tâm thiên hà của chúng ta - Sagittarius A * - mà còn là trung tâm của hầu hết các thiên hà khổng lồ đã biết. Có khối lượng từ hàng trăm ngàn đến hàng tỷ khối lượng Mặt trời, những vật thể này gây ảnh hưởng mạnh mẽ đến các thiên hà tương ứng của chúng.
Hãy chắc chắn thưởng thức video này, với sự giúp đỡ của Đài thiên văn Chandra X-Ray:
