Đài quan sát tia X của NASA Chand Chandra đã thu được bằng chứng rõ ràng rằng một quasar ở xa hình thành chưa đầy một tỷ năm sau Vụ nổ lớn chứa một lỗ đen siêu lớn phát triển đầy đủ với tốc độ hai mươi nghìn tỷ Mặt trời. Sự tồn tại của các lỗ đen khổng lồ như vậy ở thời kỳ đầu của Vũ trụ này thách thức các lý thuyết về sự hình thành của các thiên hà và các hố đen siêu lớn.
Các nhà thiên văn học Daniel Schwartz và Shanil Virani thuộc Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian ở Cambridge, MA đã quan sát được chuẩn tinh, được gọi là SDSSp J1306, cách đó 12,7 tỷ năm ánh sáng. Vì Vũ trụ được ước tính là 13,7 tỷ năm tuổi, chúng ta thấy được chuẩn tinh vì nó là một tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Họ phát hiện ra rằng sự phân bố của tia X với năng lượng, hoặc phổ tia X, không thể phân biệt được với các quasar cũ hơn gần đó. Tương tự, độ sáng tương đối ở bước sóng quang và tia X của SDSSp J1306 tương tự như của nhóm chuẩn tinh gần đó. Các quan sát quang học cho thấy khối lượng của lỗ đen là khoảng một tỷ khối lượng mặt trời.
Bằng chứng về một lỗ đen siêu khổng lồ đầu kỷ nguyên khác đã được công bố trước đây bởi một nhóm các nhà khoa học từ Viện Công nghệ California và Vương quốc Anh sử dụng vệ tinh X-quang XMM-Newton. Họ đã quan sát quasar SDSSp J1030 ở khoảng cách 12,8 tỷ năm ánh sáng và về cơ bản là kết quả tương tự đối với phổ tia X như các nhà khoa học Smithsonian tìm thấy cho SDSSp J1306. Vị trí và phổ chính xác của Chandra Lần cho SDSSp J1306 với các đặc tính gần như giống nhau giúp loại bỏ bất kỳ sự không chắc chắn kéo dài nào mà các lỗ đen siêu lớn sớm phát triển tồn tại.
Schwartz cho biết hai kết quả này dường như chỉ ra rằng cách các lỗ đen siêu lớn tạo ra tia X về cơ bản vẫn giống nhau từ một ngày rất sớm trong Vũ trụ. Điều này ngụ ý rằng động cơ lỗ đen trung tâm trong một thiên hà khổng lồ đã được hình thành rất nhanh sau Vụ nổ lớn.
Có một thỏa thuận chung giữa các nhà thiên văn học rằng bức xạ X từ vùng lân cận của các lỗ đen siêu lớn được tạo ra khi khí được kéo về phía lỗ đen và được nung nóng đến nhiệt độ từ hàng triệu đến hàng tỷ độ. Hầu hết các khí không tập trung được tập trung trong một đĩa quay nhanh, phần bên trong có bầu không khí nóng hoặc corona nơi nhiệt độ có thể lên tới hàng tỷ độ.
Mặc dù hình học và chi tiết chính xác của quá trình sản xuất tia X không được biết đến, nhưng các quan sát về nhiều quasar hoặc lỗ đen siêu lớn, đã chỉ ra rằng nhiều trong số chúng có quang phổ tia X rất giống nhau, đặc biệt là ở năng lượng tia X cao. Điều này cho thấy rằng hình học và cơ chế cơ bản là giống nhau cho các đối tượng này.
Sự giống nhau đáng chú ý của quang phổ tia X của các hố đen siêu lớn trẻ tuổi so với các lỗ hổng lớn hơn nhiều có nghĩa là các lỗ đen siêu lớn và các đĩa bồi tụ của chúng, đã tồn tại chưa đầy một tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Một khả năng là hàng triệu 100 lỗ đen khối lượng mặt trời được hình thành từ sự sụp đổ của các ngôi sao lớn trong thiên hà trẻ, và sau đó đã xây dựng một lỗ đen khối lượng mặt trời hàng tỷ đô la ở trung tâm thiên hà thông qua việc sáp nhập và bồi tụ khí.
Để trả lời câu hỏi về cách thức và thời điểm các hố đen siêu lớn được hình thành, các nhà thiên văn học có kế hoạch sử dụng các phơi nhiễm Chandra rất sâu và các khảo sát khác để xác định và nghiên cứu các quasar ở độ tuổi sớm hơn.
Bài viết của Schwartz và Virani trên SDSSp J1306 đã được xuất bản trong số ra ngày 1 tháng 11 năm 2004 của Tạp chí Vật lý thiên văn. Bài viết của Duncan Farrah và các đồng nghiệp trên SDSS J1030 đã được xuất bản trong số ra ngày 10 tháng 8 năm 2004 của Tạp chí Vật lý thiên văn.
Chandra đã quan sát J1306 bằng thiết bị đo quang phổ ảnh tiên tiến (ACIS) trong khoảng 33 giờ vào tháng 11 năm 2003. Trung tâm bay không gian NASA Marshall Marshall, Huntsville, Ala., Quản lý chương trình Chandra cho Văn phòng Khoa học vũ trụ của NASA, Washington. Northrop Grumman của Redondo Beach, Calif., Trước đây là TRW, Inc., là nhà thầu phát triển chính cho đài quan sát. Đài quan sát vật lý thiên văn Smithsonian kiểm soát các hoạt động khoa học và chuyến bay từ Trung tâm X-quang Chandra ở Cambridge, Mass.
Thông tin bổ sung và hình ảnh có sẵn tại:
http://framra.harvard.edu và http://framra.nasa.gov
Nguồn gốc: Chandra News phát hành
