Có một thiên hà không quá xa chúng ta mà các nhà thiên văn học rất chắc chắn có hình dạng "X", ít nhất là từ góc nhìn của kính viễn vọng vô tuyến. Nhưng một hình ảnh kính viễn vọng vô tuyến mới, rõ ràng hơn cho thấy thiên hà trông giống như một đốm màu kéo dài.
Hình ảnh đó, được công bố ngày 11 tháng 7 trên tạp chí Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia, nêu lên những quan niệm kéo dài hàng thập kỷ về thiên hà, NGC 326, và phá vỡ một lý thuyết lâu đời về các vụ va chạm giữa các lỗ đen siêu lớn. Đây là một sản phẩm của Mảng tần số thấp (LOFAR), một kính viễn vọng vô tuyến mạnh mẽ ở Hà Lan.
NGC 326 thực sự dường như có hình chữ X, các tác giả của bài báo ngày 11 tháng 7 đã viết. Bất cứ khi nào các nhà nghiên cứu nghiên cứu chữ ký vô tuyến của thiên hà - các dạng sóng vô tuyến đặc biệt mà cấu trúc phát ra - chúng dường như cho thấy bốn thùy riêng biệt, chân của X. Đó là bằng chứng, họ nghĩ, về một vụ va chạm khổng lồ trong quá khứ giữa hai lỗ đen siêu lớn . Nhưng hình ảnh mới thể hiện một bức tranh phức tạp hơn - một hình ảnh mà một vụ va chạm lỗ đen không thể giải thích được.
Đây là lý do tại sao hình dạng X là một vấn đề lớn đối với các nhà nghiên cứu lỗ đen. Các thiên hà lớn, bao gồm cả Dải Ngân hà của chúng ta, có các lỗ đen siêu lớn tại trung tâm của chúng, như Live Science đã báo cáo trước đây. Những lỗ đen đó, lớn như chúng, hầu hết là quá nhỏ và ở xa để quan sát bằng cả những kính thiên văn tốt nhất. Nhưng các nhà thiên văn học có thể nhận ra những lỗ đen đó bằng chữ ký vô tuyến của họ. Nhiều lỗ đen siêu lớn bắn hai tia vật chất vào không gian, làm bằng vật liệu hầu như không thoát ra được rơi vào khoảng trống. Những tia nước đó bắn ra theo hai hướng ngược nhau với các phân số đáng kể về tốc độ ánh sáng, tạo ra những vệt dài của các hạt phát sáng trong không gian, thường lớn hơn các thiên hà chủ của chúng, mà kính viễn vọng vô tuyến có thể phát hiện.
Nhưng các nhà nghiên cứu từ lâu đã tự hỏi: Khi các thiên hà lớn hợp nhất, các lỗ đen siêu lớn của chúng có va chạm với nhau không? Đó là một câu hỏi mở trong vật lý thiên văn liệu vũ trụ đã tồn tại đủ lâu để hai lỗ đen siêu lớn có thể đập vào nhau hay không, các tác giả của bài báo viết. Một khi hai người khổng lồ như vậy vấp vào quỹ đạo của nhau, quá trình quay càng ngày càng gần, rồi cuối cùng va chạm, có thể mất rất nhiều tỷ năm mà chúng ta không bao giờ thấy nó trong vũ trụ của chúng ta.
Nhưng một số nhà thiên văn học nghĩ rằng các thiên hà hình chữ X là bằng chứng cho thấy những va chạm đó đã xảy ra. Giả thuyết cho rằng, tại một thời điểm nào đó, một lỗ đen siêu lớn tạo ra hai tia nước đâm vào một lỗ đen siêu lớn khác, dẫn đến một lỗ đen mới lớn hơn được định hướng trên một trục hoàn toàn mới, theo các tác giả của bài báo. Lỗ đen mới đó sẽ bắn hai máy bay của nó theo một hướng hoàn toàn khác, nhưng các máy bay phản lực từ lỗ đen ban đầu sẽ vẫn phát sáng trong không gian, tạo ra hình chữ X đó.
Giả thuyết về các thiên hà hình chữ X này có một số thuật ngữ khá nghiêm ngặt, mặc dù: Không thể có bất kỳ sự bôi nhọ nào giữa các thùy của máy bay phản lực. Các không gian trống phải tối. Đó là bởi vì lỗ đen sẽ định hướng lại đột ngột đến mức các máy bay phản lực sẽ không bay qua không gian can thiệp, phun nó bằng các hạt. Quá trình, từ góc nhìn bên ngoài, sẽ trông giống như một nguồn phản lực tắt giống như một nguồn khác được bật ở cùng một vị trí, phun theo các hướng khác nhau.
Hình ảnh mới của LOFAR cho thấy, ít nhất là trong NGC 326, không phải vậy. Các khoảng trống giữa các thùy của chữ "X" của thiên hà chứa đầy các hạt phát sáng, khiến nó giống như một đốm màu hơn là một chữ cái trong bảng chữ cái.
"Chúng tôi nhấn mạnh rằng một sự hợp nhất BH-BH, hoặc biểu hiện như một sự định hướng lại máy bay phản lực đột ngột hoặc là một sự chuyển đổi chậm hơn không bị loại trừ bởi những dữ liệu này", các nhà nghiên cứu viết trong bài báo. "Nhưng nó không còn là một lời giải thích cần thiết hay đầy đủ cho hình thái nguồn quan sát của chính nó."
Nói cách khác, các lỗ đen có thể đã được hợp nhất trong NGC 326. Nhưng hình ảnh chi tiết hơn này không nhất thiết phải thể hiện sự tách rời của sự hợp nhất đó. Và nếu việc sáp nhập lỗ đen đã xảy ra trong NGC 326, thì sự hợp nhất đó không thể giải thích được hình dạng mà các nhà thiên văn học hiện có thể nhìn thấy trong phần không gian đó.
Theo các nhà nghiên cứu, các nhà thiên văn học sẽ phải đánh giá lại các giả định của họ về các thiên hà hình chữ X, trong đó NGC 326 là ví dụ "nguyên mẫu". Khi các nhà thiên văn học chuẩn bị đặt Anten không gian giao thoa kế laser, hay LISA - máy dò sóng hấp dẫn nhạy nhất từ trước đến nay - trong không gian, một số người đã tạo ra các tính toán cho bao nhiêu sự hợp nhất lỗ đen siêu lớn (tạo ra những gợn sóng rất lớn trong không gian, cũng biết là sóng hấp dẫn tần số thấp), thiết bị có thể phát hiện mỗi năm dựa trên số lượng thiên hà hình chữ X trong không gian. Nhưng nếu NGC 326 không thực sự có hình chữ X, các nhà thiên văn học có thể tin rằng bất kỳ ai ở xa hơn không? Có lẽ đã đến lúc quay lại bảng vẽ về những tính toán đó.
