Trong nhiều năm, nhà thiên văn học Karl Gebhardt và nghiên cứu sinh Jeremy Murphy tại Đại học Texas ở Austin đã săn lùng các lỗ đen - sự tập trung dày đặc của vật chất ở trung tâm các thiên hà. Họ đã tìm thấy một lỗ đen nặng gấp 6,7 tỷ lần khối lượng Mặt trời của chúng ta ở trung tâm thiên hà M87.
Nhưng bây giờ họ phá vỡ kỷ lục của chính họ. Kết hợp dữ liệu mới từ nhiều quan sát, họ đã tìm thấy không chỉ một mà hai lỗ đen khổng lồ mà mỗi lỗ nặng tới 10 tỷ Mặt trời.
Họ chỉ tiếp tục lớn hơn, Gebhardt nói.
Các lỗ đen được làm bằng vật chất cực kỳ dày đặc. Chúng tạo ra một trường hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra. Bởi vì chúng có thể được nhìn thấy trực tiếp, các nhà thiên văn học tìm thấy các lỗ đen bằng cách vẽ quỹ đạo của các ngôi sao xung quanh những khối vô hình khổng lồ này. Hình dạng và kích thước của những ngôi sao quỹ đạo này có thể xác định khối lượng của lỗ đen.
Những ngôi sao phát nổ được gọi là siêu tân tinh thường để lại những lỗ đen, nhưng những ngôi sao này chỉ nặng bằng một ngôi sao. Lỗ đen hàng tỷ lần khối lượng Mặt trời của chúng ta đã phát triển quá lớn. Rất có thể, một lỗ đen thông thường đã tiêu thụ một cái khác, thu được số lượng lớn các ngôi sao và lượng khí khổng lồ mà chúng chứa hoặc là kết quả của hai thiên hà va chạm. Va chạm càng lớn, lỗ đen càng lớn.
Các lỗ đen siêu lớn mà Gebhardt và Murphy đã tìm thấy nằm ở trung tâm của hai thiên hà cách Trái đất hơn 300 triệu năm ánh sáng. Một khối lượng 9,7 tỷ khối lượng mặt trời nằm trong thiên hà hình elip NGC 3842, thiên hà sáng nhất trong cụm thiên hà Leo cách xa 320 triệu năm ánh sáng theo hướng của chòm sao Leo. Thiên hà kia lớn hoặc lớn hơn và nằm trong thiên hà hình elip NGC 4889, thiên hà sáng nhất trong cụm Coma cách Trái đất khoảng 336 triệu năm ánh sáng theo hướng của chòm sao Coma Berenices.
Mỗi lỗ đen này có một chân trời sự kiện - điểm không thể quay trở lại nơi không có gì, thậm chí ánh sáng không thể thoát khỏi lực hấp dẫn của chúng - lớn hơn 200 lần so với quỹ đạo của Trái đất (hoặc gấp năm lần quỹ đạo của Sao Diêm Vương). Đó là một tâm-boggling 29929600000 km hoặc 18597391235 dặm. Vượt ra ngoài chân trời sự kiện, mỗi người có một ảnh hưởng hấp dẫn kéo dài hơn 4.000 năm ánh sáng theo mọi hướng.
Để so sánh, các lỗ đen ở trung tâm của thiên hà Milky Way của chúng ta có một chân trời sự kiện chỉ có một phần năm quỹ đạo sao Thủy - khoảng 11.600.000 km hoặc 7.207.905 dặm. Những lỗ đen siêu lớn này lớn gấp 2.500 lần so với của chúng ta.
Gebhardt và Murphy đã tìm thấy các lỗ đen siêu lớn bằng cách kết hợp dữ liệu từ nhiều nguồn. Các quan sát từ kính viễn vọng Gemini và Keck đã tiết lộ những phần nhỏ nhất, trong cùng của các thiên hà này trong khi dữ liệu từ Máy quang phổ George và Cynthia Mitchell trên Kính viễn vọng Harlan J. Smith dài 2,7 mét cho thấy các vùng ngoài cùng lớn nhất của chúng.
Đặt mọi thứ lại với nhau để suy ra khối đen lỗ đen là một thách thức. Chúng tôi cần mô phỏng máy tính có thể đáp ứng những thay đổi lớn như vậy về quy mô, theo ông Gebhardt. Điều này chỉ có thể được thực hiện trên một siêu máy tính.
Nhưng phần thưởng không kết thúc với việc tìm kiếm những trung tâm thiên hà khổng lồ này. Khám phá có ý nghĩa quan trọng hơn nhiều. Nó nói với chúng ta điều gì đó cơ bản về cách các thiên hà hình thành nên Gebhardt nói.
Những lỗ đen này có thể là tàn dư đen tối của các thiên hà sáng trước đây được gọi là chuẩn tinh. Vũ trụ ban đầu chứa đầy các quasar, một số người cho rằng đã được cung cấp năng lượng từ các lỗ đen 10 tỷ khối lượng Mặt trời trở lên. Các nhà thiên văn học đã tự hỏi những trung tâm thiên hà siêu lớn này đã biến mất từ đâu.
Gebhardt và Murphy có thể đã tìm thấy một mảnh ghép quan trọng trong việc giải quyết bí ẩn. Hai lỗ đen siêu lớn của chúng có thể làm sáng tỏ cách thức các lỗ đen và các thiên hà của chúng tương tác với nhau từ thời vũ trụ sơ khai. Chúng có thể là một mắt xích còn thiếu giữa các quasar cổ đại và các hố đen siêu lớn hiện đại.
Nguồn: Thông cáo báo chí của Đài thiên văn McDonald.
