Có một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của hầu hết mọi thiên hà trong Vũ trụ. Họ đên đo băng cach nao? Điều gì mối quan hệ giữa các lỗ đen quái vật và các thiên hà bao quanh chúng?
Mỗi khi các nhà thiên văn học nhìn xa hơn trong Vũ trụ, họ lại khám phá những bí ẩn mới. Những bí ẩn này đòi hỏi tất cả các công cụ và kỹ thuật mới để hiểu. Những bí ẩn này dẫn đến nhiều bí ẩn. Những gì tôi nói là nó rùa rùa bí ẩn tất cả các con đường xuống.
Một trong những điều hấp dẫn nhất là khám phá ra các quasar, hiểu chúng là gì và tiết lộ một bí ẩn thậm chí còn sâu sắc hơn, chúng đến từ đâu?
Như mọi khi, tôi đã vượt lên chính mình, vì vậy trước tiên, hãy để Lùi quay lại và nói về việc phát hiện ra các quasar.
Trở lại những năm 1950, các nhà thiên văn học đã quét bầu trời bằng kính viễn vọng vô tuyến và tìm thấy một lớp vật thể kỳ quái trong Vũ trụ xa xôi. Họ rất sáng, và vô cùng xa vời; hàng trăm triệu hoặc thậm chí hàng tỷ năm ánh sáng. Những cái đầu tiên được phát hiện trong phổ vô tuyến, nhưng theo thời gian, các nhà thiên văn học thậm chí còn thấy rực rỡ hơn trong phổ nhìn thấy được.
Nhà thiên văn học Hong-Yee Chiu đã đặt ra thuật ngữ là quasar trực, viết tắt của vật thể gần như sao. Chúng giống như những ngôi sao, tỏa sáng từ một nguồn điểm duy nhất, nhưng chúng rõ ràng là những ngôi sao người sói, tỏa sáng với nhiều bức xạ hơn cả một thiên hà.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học đã đánh đố bản chất của các quasar, khi biết rằng chúng thực sự là các hố đen, tích cực cho ăn và làm nổ bức xạ, cách xa hàng tỷ năm ánh sáng.
Nhưng chúng không phải là những hố đen khổng lồ, được biết đến từ cái chết của những ngôi sao khổng lồ. Đây là những hố đen siêu lớn, với khối lượng gấp hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ lần Mặt trời.
Từ những năm 1970, các nhà thiên văn học đã cân nhắc khả năng có thể có những hố đen siêu lớn này ở trung tâm của nhiều thiên hà khác, thậm chí là Dải Ngân hà.
Năm 1974, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một nguồn vô tuyến ở trung tâm dải Ngân hà phát ra bức xạ. Nó có tựa đề là Sagittarius A *, với một dấu hoa thị tượng trưng cho sự thú vị của Bỉ, ồ, trong quan điểm của các nguyên tử phấn khích.
Điều này sẽ phù hợp với lượng khí thải của một lỗ đen siêu lớn đang tích cực cho ăn vật liệu. Thiên hà của chúng ta có thể là một chuẩn tinh trong quá khứ hoặc trong tương lai, nhưng ngay bây giờ, lỗ đen chủ yếu im lặng, ngoài bức xạ tinh tế này.
Các nhà thiên văn học cần phải chắc chắn, vì vậy họ đã thực hiện một cuộc khảo sát chi tiết về chính trung tâm của Dải Ngân hà trong phổ hồng ngoại, cho phép họ nhìn xuyên qua khí và bụi che khuất lõi trong ánh sáng khả kiến.
Họ phát hiện ra một nhóm các ngôi sao quay quanh sao A của Nhân Mã, giống như sao chổi quay quanh Mặt trời. Chỉ một lỗ đen với khối lượng gấp hàng triệu lần Mặt trời mới có thể cung cấp loại neo hấp dẫn để quất những ngôi sao này xung quanh trong những quỹ đạo kỳ quái như vậy.
Các cuộc khảo sát sâu hơn đã tìm thấy một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của thiên hà Andromeda, trên thực tế, nó xuất hiện như thể những con quái vật này là trung tâm của hầu hết mọi thiên hà trong Vũ trụ.
Nhưng làm thế nào mà họ hình thành? Họ đến từ đâu vậy? Có phải thiên hà hình thành đầu tiên và khiến lỗ đen hình thành ở giữa, hay lỗ đen hình thành và xây dựng một thiên hà xung quanh chúng?
Cho đến gần đây, đây thực sự vẫn là một trong những bí ẩn lớn chưa được giải quyết trong thiên văn học. Điều đó nói rằng, các nhà thiên văn học đã thực hiện nhiều nghiên cứu, sử dụng các đài quan sát ngày càng nhạy cảm hơn, đưa ra các lý thuyết của họ, và bây giờ họ đã thu thập bằng chứng để giúp đi đến tận cùng của bí ẩn này.
Các nhà thiên văn học đã phát triển hai mô hình cho cách cấu trúc quy mô lớn của Vũ trụ kết hợp với nhau: từ trên xuống và từ dưới lên.
Trong mô hình từ trên xuống, toàn bộ siêu sao thiên hà đã hình thành cùng một lúc từ một đám mây hydro nguyên thủy khổng lồ còn sót lại từ Vụ nổ lớn. Một siêu sao có giá trị sao.
Khi đám mây kết hợp với nhau, nó xuất hiện, đá ra những vòng xoắn nhỏ hơn và các thiên hà lùn. Chúng có thể kết hợp sau này để tạo thành cấu trúc phức tạp hơn chúng ta thấy ngày nay. Các lỗ đen siêu lớn sẽ hình thành như lõi dày đặc của các thiên hà này khi chúng kết hợp với nhau.
Nếu bạn muốn bao bọc tâm trí của mình xung quanh điều này, hãy nghĩ về vườn ươm sao đã hình thành Mặt trời của chúng ta và một loạt các ngôi sao khác. Hãy tưởng tượng một đám mây khí và bụi tạo thành nhiều hệ sao trong đó. Theo thời gian, các ngôi sao trưởng thành và trôi xa nhau.
Đó là từ trên xuống. Một sự kiện lớn dẫn đến cấu trúc mà chúng ta thấy ngày nay.
Trong mô hình từ dưới lên, các túi khí và bụi được tập hợp lại thành các khối lớn hơn và lớn hơn, cuối cùng tạo thành các thiên hà lùn, và thậm chí là các cụm và siêu đám mây mà chúng ta thấy ngày nay. Các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của các thiên hà được phát triển từ sự va chạm và sáp nhập giữa các lỗ đen trên các eons.
Trên thực tế, đây thực sự là cách các nhà thiên văn học nghĩ rằng các hành tinh trong Hệ Mặt trời hình thành. Bằng những mảnh bụi thu hút nhau thành những hạt lớn hơn và lớn hơn cho đến khi các vật thể có kích thước hành tinh hình thành qua hàng triệu năm.
Từ dưới lên, các bộ phận nhỏ đến với nhau.
Ngay sau Vụ nổ lớn, toàn bộ Vũ trụ vô cùng dày đặc. Nhưng nó không phải là mật độ giống nhau ở khắp mọi nơi. Sự dao động lượng tử nhỏ về mật độ lúc ban đầu đã phát triển qua hàng tỷ năm mở rộng thành các siêu sao thiên hà mà chúng ta thấy ngày nay.
Tôi muốn dừng lại và để điều này chìm vào não bạn trong một giây. Có sự khác biệt nhỏ về mật độ trong vũ trụ ban đầu. Và những biến thể này đã trở thành những cấu trúc hàng trăm triệu năm ánh sáng mà chúng ta thấy ngày nay.
Hãy tưởng tượng hai lực lượng đang chơi khi sự mở rộng của Vũ trụ xảy ra. Một mặt, bạn đã có được lực hấp dẫn lẫn nhau của các hạt kéo nhau lại. Mặt khác, bạn đã có sự mở rộng của Vũ trụ ngăn cách các hạt với nhau. Kích thước của các thiên hà, cụm và siêu đám được quyết định bởi điểm cân bằng của các lực đối lập đó.
Nếu các mảnh nhỏ xuất hiện cùng nhau, thì bạn sẽ có được đội hình từ dưới lên. Nếu các mảnh lớn kết hợp với nhau, bạn sẽ có được đội hình từ trên xuống.
Khi các nhà thiên văn học nhìn ra Vũ trụ ở quy mô lớn nhất, họ quan sát các cụm và siêu sao xa nhất có thể nhìn thấy - hỗ trợ cho mô hình từ trên xuống.
Mặt khác, các quan sát cho thấy những ngôi sao đầu tiên hình thành chỉ vài trăm triệu năm sau Vụ nổ lớn, hỗ trợ từ dưới lên.
Vậy câu trả lời là cả hai?
Không, các quan sát hiện đại nhất mang lại lợi thế cho các quá trình từ dưới lên.
Điều quan trọng là trọng lực di chuyển với tốc độ ánh sáng, có nghĩa là các tương tác hấp dẫn giữa các hạt lan truyền ra xa nhau cần thiết để bắt kịp, đi theo tốc độ ánh sáng.
Nói cách khác, bạn sẽ nhận được một vật liệu có giá trị siêu sao đến với nhau, chỉ có một vật liệu có giá trị sao. Nhưng những ngôi sao đầu tiên này được làm từ hydro và heli tinh khiết, và có thể phát triển lớn hơn nhiều so với những ngôi sao chúng ta có ngày nay. Chúng sẽ sống nhanh và chết trong các vụ nổ siêu tân tinh, tạo ra những lỗ đen lớn hơn nhiều so với chúng ta ngày nay.
Các protogalaxies đầu tiên kết hợp với nhau, thu thập những hố đen quái vật đầu tiên này và những ngôi sao khổng lồ bao quanh chúng. Và sau đó, qua hàng triệu và hàng tỷ năm, những lỗ đen này hợp nhất hết lần này đến lần khác, tích lũy hàng triệu và thậm chí hàng tỷ lần khối lượng Mặt trời. Đây là cách chúng ta có các thiên hà hiện đại mà chúng ta thấy ngày nay.
Có một quan sát gần đây ủng hộ kết luận này. Đầu năm nay, các nhà thiên văn học đã công bố phát hiện ra các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của các thiên hà tương đối nhỏ. Trong Dải Ngân hà của chúng ta, lỗ đen siêu lớn gấp 4,1 triệu lần Mặt trời, nhưng chỉ chiếm 0,01% tổng khối lượng của thiên hà.
Nhưng các nhà thiên văn học từ Đại học Utah đã tìm thấy hai thiên hà cực kỳ nhỏ gọn với các lỗ đen lần lượt là 4,4 triệu và 5,8 triệu lần khối lượng Mặt trời. Chưa hết, các lỗ đen chiếm 13 và 18% khối lượng của các thiên hà chủ của chúng.
Suy nghĩ là những thiên hà này đã từng bình thường, nhưng đã va chạm với các thiên hà khác trước đó trong lịch sử Vũ trụ, bị tước bỏ các ngôi sao của chúng và sau đó bị phá hủy để đi lang thang trong vũ trụ.
Họ là nạn nhân của những sự kiện sáp nhập sớm này, bằng chứng về cuộc tàn sát xảy ra trong Vũ trụ ban đầu khi các vụ sáp nhập đang diễn ra.
Chúng ta luôn nói về những bí ẩn chưa được giải quyết trong Vũ trụ, nhưng đây là một điều mà các nhà thiên văn học đang bắt đầu giải đố.
Dường như cấu trúc của Vũ trụ mà chúng ta thấy ngày nay hình thành từ dưới lên. Những ngôi sao đầu tiên kết hợp với nhau thành protogalaxies, chết dưới dạng siêu tân tinh để tạo thành những lỗ đen đầu tiên. Cấu trúc của Vũ trụ mà chúng ta thấy ngày nay là kết quả cuối cùng của hàng tỷ năm hình thành và hủy diệt. Với các lỗ đen siêu lớn đến với nhau theo thời gian.
Khi các kính viễn vọng như James Webb hoạt động, chúng ta sẽ có thể thấy những mảnh này kết hợp với nhau, ở rìa của Vũ trụ quan sát được.
Podcast (âm thanh): Tải xuống (Thời lượng: 11:06 - 3,8 MB)
Theo dõi: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Tải xuống (Thời lượng: 11:06 - 143.0MB)
Theo dõi: Apple Podcasts | Android | RSS
