Chuẩn tinh là một trong những vật thể sáng nhất trong Vũ trụ và các nhà thiên văn học tin rằng chúng có thể gây ra bởi sự phóng xạ từ môi trường xung quanh một lỗ đen siêu lớn đang hoạt động. Các nhà thiên văn học đã sử dụng lực hấp dẫn từ một thiên hà tương đối gần như một thấu kính hấp dẫn để tập trung ánh sáng từ các quasar ở xa hơn, mang lại cái nhìn ấn tượng này.
Lần đầu tiên, bằng cách sử dụng một kỹ thuật mới, các nhà thiên văn học đã nhìn vào bên trong một quasar và đã đo được cái gọi là đĩa bồi tụ xung quanh lỗ đen. Nghiên cứu cho thấy sự xác nhận thêm cho những gì các nhà khoa học nghi ngờ từ lâu - rằng các lỗ đen khổng lồ của các quasar được bao quanh bởi các đĩa vật liệu siêu nóng đang xoắn ốc vào chúng.
Kết quả của dự án, có sự tham gia của các nhà khoa học từ Đại học bang Pennsylvania và Đại học bang Ohio, và các quan sát với Đài quan sát tia X Chandra của NASA được bắt đầu hôm nay (5 tháng 10 năm 2006) tại cuộc họp của Vật lý thiên văn năng lượng cao của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ (AAS) Bộ phận ở San Francisco.
Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Christopher Kochanek tại bang Ohio, bao gồm Xinyu Dai và Nicholas Morgan tại bang Ohio và George Chartas và Gordon Garmire tại bang Pennsylvania. Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu cấu trúc bên trong của hai quasar, ánh sáng chỉ có thể nhìn thấy khi một thiên hà tình cờ xếp hàng ngay giữa chúng và Trái đất, phóng đại ánh sáng của chúng như một thấu kính. Các nhà thiên văn học đã ví hiệu ứng này, được gọi là thấu kính hấp dẫn, hoặc microlensing, có thể nhìn vào các quasar dưới kính hiển vi.
Có rất nhiều mô hình cố gắng mô tả những gì xảy ra trong một quasar và trước đó, không ai trong số họ có thể loại trừ được. Bây giờ một số người trong số họ có thể, Bình cho biết Xinyu Dai, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại bang Ohio, người gần đây đã lấy được bằng tiến sĩ tại bang Pennsylvania. Chúng ta có thể bắt đầu tạo ra các mô hình chuẩn tinh chính xác hơn và có được cái nhìn đầy đủ hơn về các lỗ đen.
Garmire, thuộc bang Pennsylvania, là nhà nghiên cứu chính của máy ảnh tia X trên đài quan sát của NASA, Chandra, Máy quang phổ hình ảnh tiên tiến (ACIS), mà các nhà thiên văn học đã sử dụng để quan sát thấu kính hấp dẫn của hai quasar. Máy ảnh tia X này được hình thành và phát triển cho NASA bởi bang Pennsylvania và Viện Công nghệ Massachusetts dưới sự lãnh đạo của Garmire, giáo sư thiên văn học và vật lý thiên văn Evan Pugh tại bang Pennsylvania. Hầu như mọi khám phá quan trọng của Chandra đều dựa trên các quan sát với camera ACIS.
Nhìn từ Trái đất, các quasar hoặc các vật thể gần như sao, trông giống như những ngôi sao. Chúng cực kỳ sáng, đó là lý do tại sao chúng ta có thể nhìn thấy chúng mặc dù chúng là một trong những vật thể xa nhất trong vũ trụ. Các nhà thiên văn học đã đánh đố các quasar trong nhiều thập kỷ trước khi quyết định rằng chúng rất có thể chứa các lỗ đen siêu lớn hình thành từ hàng tỷ năm trước. Vật chất rơi vào lỗ đen phát sáng rực rỡ và, trong trường hợp chuẩn tinh, nó tỏa sáng trên một loạt các năng lượng, bao gồm ánh sáng nhìn thấy, sóng radio và tia X.
Tia X từ các đĩa bồi tụ của các lỗ phát xạ thăm dò các vùng phát xạ gần lỗ đen hơn so với các tia trong dải quang, theo giải thích của Chartas, một chuyên gia nghiên cứu cao cấp tại bang Pennsylvania, đã phân tích dữ liệu tia X thu được từ việc theo dõi một số các đối tượng trong nghiên cứu microlensing này. Bằng cách so sánh các tia sáng tia X của sự kiện vi lọc với các tia trong một số dải quang, chúng tôi đã suy ra kích thước tương đối của các vùng phát xạ. So sánh này cho phép chúng tôi giới hạn cấu trúc của đĩa bồi tụ lỗ đen ở các bước sóng khác nhau.
Các quasar ở rất xa đến nỗi, ngay cả trong các kính thiên văn tiên tiến nhất, chúng thường trông giống như một điểm sáng nhỏ. Nhưng Einstein dự đoán rằng các vật thể khổng lồ trong không gian đôi khi có thể hoạt động như thấu kính, uốn cong và phóng đại ánh sáng từ các vật thể phía sau chúng, như một người quan sát nhìn thấy. Hiệu ứng này được gọi là thấu kính hấp dẫn và nó cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu một số vật thể với chi tiết không thể đạt được. May mắn cho chúng ta, đôi khi các ngôi sao và các thiên hà hoạt động như những kính thiên văn có độ phân giải rất cao, theo ông Dave Kochanek. Hiện tại, chúng tôi không chỉ nhìn vào một quasar, mà chúng tôi còn thăm dò bên trong một quasar và đi xuống nơi có lỗ đen.
Các nhà khoa học đã có thể đo kích thước của cái gọi là đĩa bồi tụ xung quanh lỗ đen bên trong mỗi quasar. Trong mỗi, đĩa bao quanh một khu vực nhỏ hơn đang phát ra tia X, như thể vật liệu đĩa đang nóng lên khi rơi vào lỗ đen ở trung tâm. Đó là những gì họ mong đợi sẽ thấy, đưa ra những quan niệm hiện tại về chuẩn tinh. Nhưng quan điểm bên trong sẽ giúp họ bắt đầu tinh chỉnh những quan niệm đó, Dai nói.
Chìa khóa của dự án là Đài thiên văn NASA Chand Chandra X-Ray, cho phép các nhà thiên văn học đo chính xác độ sáng của vùng phát tia X của mỗi chuẩn tinh. Họ đã ghép các phép đo đó với các phép đo từ kính viễn vọng quang học thuộc Hiệp hội Hệ thống Kính viễn vọng Nghiên cứu Khẩu độ Nhỏ và Vừa và Hiệp hội Thí nghiệm Ống kính Quang học. Các nhà thiên văn học đã nghiên cứu sự biến thiên của cả tia X và ánh sáng khả kiến đến từ các quasar và so sánh các phép đo đó để tính toán kích thước của đĩa bồi tụ trong mỗi tia. Họ đã sử dụng một chương trình máy tính mà Kochanek tạo ra đặc biệt cho các tính toán như vậy và chạy nó trên cụm máy tính 48 bộ xử lý. Tính toán cho mỗi chuẩn tinh mất khoảng một tuần để hoàn thành.
Hai quasar mà họ nghiên cứu được đặt tên là RXJ1131-1231 và Q2237 + 0305, và ở đó, không có gì đặc biệt về chúng, Kochanek nói, ngoại trừ cả hai đều được ống kính hấp dẫn. Anh và nhóm của mình hiện đang nghiên cứu 20 chuẩn tinh như vậy và cuối cùng họ muốn thu thập dữ liệu X-quang trên tất cả chúng.
Dự án này là một phần của sự hợp tác đang diễn ra giữa Bang Ohio và Bang Pennsylvania. Nghiên cứu được tài trợ bởi NASA. Cụm máy tính được cung cấp bởi Cluster Ohio, một sáng kiến của Trung tâm siêu máy tính Ohio (OSC), Hội đồng quản trị Ohio và Nhóm người dùng toàn bang OSC. Trung tâm bay không gian NASA Marshall Marshall ở Huntsville, Alabama, quản lý chương trình Chandra cho Cơ quan Ban giám đốc Sứ mệnh Khoa học. Đài quan sát vật lý thiên văn Smithsonian ở Cambridge, Massachusetts, kiểm soát các hoạt động khoa học và chuyến bay từ Trung tâm X-quang Chandra ở Cambridge, Massachusetts.
Nguồn gốc: Bản tin PSU
