Lỗ đen một tỷ lần khối lượng Sun Sun trở lên nằm ở trung tâm của nhiều thiên hà, thúc đẩy quá trình tiến hóa của chúng. Mặc dù ngày nay rất phổ biến, bằng chứng về các hố đen siêu lớn tồn tại từ thời kỳ vũ trụ, một tỷ năm sau Big Bang, đã khiến các nhà thiên văn học bối rối trong nhiều năm.
Làm thế nào những người khổng lồ này có thể phát triển rất lớn trong khoảng thời gian tương đối ngắn mà họ phải hình thành? Một nghiên cứu mới do Tal Alexander dẫn đầu từ Viện Khoa học Weizmann và Priyamvada Natarajn từ Đại học Yale, có thể cung cấp một giải pháp.
Lỗ đen thường bị nhầm là những sinh vật quái dị hút bụi và khí với tốc độ rất lớn. Nhưng điều này không thể khác hơn là sự thật (trên thực tế, những từ ngữ hút hút và lỗ đen đen trong cùng một câu khiến tôi co rúm người lại). Mặc dù chúng thường tích lũy các đĩa bồi tụ sáng - các đĩa khí và bụi xoáy khiến chúng có thể nhìn thấy trên Vũ trụ quan sát được - những đĩa này thực sự hạn chế tốc độ tăng trưởng.
Đầu tiên, vì vật chất trong một đĩa bồi tụ gần với lỗ đen, ùn tắc giao thông xảy ra làm chậm bất kỳ vật liệu không phù hợp nào khác. Thứ hai, khi vật chất va chạm trong các ùn tắc giao thông này, nó nóng lên, tạo ra bức xạ năng lượng thực sự đẩy khí và bụi ra khỏi lỗ đen.
Một ngôi sao hoặc một luồng khí thực sự có thể nằm trên quỹ đạo ổn định xung quanh lỗ đen, giống như một hành tinh quay quanh một ngôi sao. Vì vậy, thật khó khăn cho các nhà thiên văn học khi nghĩ ra những cách có thể làm cho một lỗ đen phát triển đến tỷ lệ siêu lớn.
May mắn thay, Alexander và Natarajan có thể đã tìm ra cách để làm điều này: bằng cách đặt lỗ đen trong một cụm hàng ngàn ngôi sao, họ có thể hoạt động mà không bị giới hạn bởi một đĩa bồi tụ.
Các lỗ đen thường được cho là hình thành khi các ngôi sao khổng lồ, nặng hàng chục khối lượng mặt trời, phát nổ sau khi nhiên liệu hạt nhân của chúng được sử dụng. Không có lò hạt nhân ở lõi của nó chống lại trọng lực, ngôi sao sụp đổ. Trong khi các lớp bên trong rơi vào bên trong tạo thành một lỗ đen chỉ khoảng 10 khối lượng mặt trời, thì các lớp bên ngoài rơi nhanh hơn, va vào các lớp bên trong và bật lại trong vụ nổ siêu tân tinh khổng lồ. Ít nhất thì đó là phiên bản đơn giản.
Nhóm nghiên cứu bắt đầu với một mô hình của một lỗ đen, được tạo ra từ vụ nổ sao này, được nhúng trong một cụm gồm hàng ngàn ngôi sao. Một dòng khí dày đặc, lạnh lẽo, đục ngầu rơi xuống hố đen. Nhưng đây là một mẹo nhỏ: lực hấp dẫn của nhiều ngôi sao gần đó khiến nó ngoằn ngoèo một cách ngẫu nhiên, ngăn không cho nó hình thành một đĩa bồi tụ.
Nếu không có đĩa bồi tụ, không chỉ vật chất có thể rơi vào lỗ đen từ mọi phía, mà nó còn bị chậm lại trong đĩa bồi tụ.
Nhìn chung, mô hình cho thấy rằng một lỗ đen gấp 10 lần khối lượng Mặt trời có thể tăng lên gấp hơn 10 tỷ lần khối lượng Mặt trời sau một tỷ năm sau Vụ nổ lớn.
Bài viết đã được xuất bản vào ngày 7 tháng 8 trong Khoa học và có sẵn trực tuyến.
