Đã đến lúc tìm tất cả các lỗ đen còn thiếu.
Đó là lập luận của một cặp nhà vật lý thiên văn Nhật Bản, người đã viết một bài báo đề xuất một cuộc tìm kiếm mới cho hàng triệu "lỗ đen bị cô lập" (IBH) có khả năng cư trú trong thiên hà của chúng ta. Những lỗ đen này, bị mất trong bóng tối, nhấm nháp vật chất từ môi trường liên sao - bụi và những thứ khác trôi nổi giữa các vì sao. Nhưng quá trình đó là không hiệu quả, và rất nhiều vấn đề bị trục xuất vào không gian ở tốc độ cao. Khi dòng chảy đó tương tác với môi trường xung quanh, các nhà nghiên cứu đã viết, nó sẽ tạo ra sóng vô tuyến mà kính viễn vọng vô tuyến của con người có thể phát hiện. Và nếu các nhà thiên văn học có thể lọc ra những sóng đó từ tất cả các tạp âm trong phần còn lại của thiên hà, họ có thể phát hiện ra những lỗ đen vô hình này.
"Một cách ngây thơ để quan sát IBH là thông qua phát xạ tia X của họ", các nhà nghiên cứu viết trong bài báo của họ, chưa được đánh giá chính thức và họ đã đưa ra ngày 1 tháng 7 như một bản in sẵn trên arXiv.
Tại sao vậy? Khi các lỗ đen hút vật chất từ không gian, vật chất đó ở rìa của nó tăng tốc và hình thành cái gọi là đĩa bồi tụ. Vấn đề trong đĩa đó tự cọ xát với nó khi nó quay về phía chân trời sự kiện - điểm không thể quay lại của lỗ đen - phun ra tia X trong quá trình này. Nhưng các lỗ đen bị cô lập, nhỏ so với các lỗ đen siêu lớn, không phát ra nhiều tia X theo cách này. Đơn giản là không có đủ vật chất hoặc năng lượng trong các đĩa bồi tụ của chúng để tạo ra các chữ ký tia X lớn. Và các tìm kiếm trước đây về IBH sử dụng tia X đã không mang lại kết quả cuối cùng.
Các nhà nghiên cứu, Daichi Tsuna thuộc Đại học Tokyo và Norita Kawanaka thuộc Đại học Kyoto, viết: "Những dòng chảy này có thể có thể làm cho IBH có thể được phát hiện ở các bước sóng khác". "Các dòng chảy có thể tương tác với vật chất xung quanh và tạo ra các cú sốc không va chạm mạnh ở giao diện. Những cú sốc này có thể khuếch đại từ trường và gia tốc các electron, và các electron này phát ra bức xạ synchrotron trong bước sóng vô tuyến."
Nói cách khác, dòng chảy trượt qua môi trường liên sao sẽ khiến các electron chuyển động với tốc độ tạo ra sóng vô tuyến.
"Bài báo thú vị", Simon Portegies Zwart, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Leiden ở Hà Lan, người không tham gia vào nghiên cứu của Tsuna và Kawanaka, nói. Portegies Zwart cũng đã nghiên cứu câu hỏi về IBH, còn được gọi là lỗ đen khối lượng trung gian (IMBH).
"Đó sẽ là một cách tuyệt vời để tìm IMBH", Portegies Zwart nói với Live Science. "Tôi nghĩ rằng với LOFAR, nghiên cứu như vậy đã có thể thực hiện được, nhưng độ nhạy có thể gây ra vấn đề."
Các IBH, Portegies Zwart giải thích, được coi là một "liên kết bị thiếu" giữa hai loại lỗ đen mà các nhà thiên văn học có thể phát hiện: các lỗ đen khối sao có thể to gấp hai đến 100 lần mặt trời của chúng ta và các lỗ đen siêu lớn, những con thú khổng lồ sống ở lõi của các thiên hà và có kích thước gấp hàng trăm ngàn lần mặt trời của chúng ta.
Các lỗ đen khối sao đôi khi có thể phát hiện được trong các hệ nhị phân có các ngôi sao thông thường, bởi vì các hệ nhị phân có thể tạo ra sóng hấp dẫn và các ngôi sao đồng hành có thể cung cấp nhiên liệu cho các vụ nổ tia X lớn. Và các lỗ đen siêu lớn có các đĩa bồi tụ phát ra rất nhiều năng lượng mà các nhà thiên văn học có thể phát hiện và thậm chí chụp ảnh chúng.
Nhưng IBH, trong phạm vi tầm trung giữa hai loại khác, khó phát hiện hơn nhiều. Có một số vật thể trong không gian mà các nhà thiên văn học nghi ngờ có thể là IBH, nhưng những kết quả đó không chắc chắn. Nhưng nghiên cứu trước đây, bao gồm một bài báo năm 2017 trên tạp chí Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia, mà Portegies Zwart đồng tác giả, cho thấy hàng triệu người trong số họ có thể ẩn náu ngoài đó.
Tsuna và Kawanaka đã viết rằng triển vọng tốt nhất cho một cuộc khảo sát vô tuyến về IBH có thể liên quan đến việc sử dụng Square Kilometer Array (SKA), một kính viễn vọng vô tuyến nhiều phần do được chế tạo với các phần ở Nam Phi và Úc. Nó dự kiến sẽ có một khu vực thu vô tuyến sóng tổng cộng 1 kilômét vuông (0,39 dặm vuông). Các nhà nghiên cứu ước tính rằng ít nhất 30 IBH phát ra sóng vô tuyến mà SKA sẽ có thể phát hiện được trong giai đoạn đầu tiên, bằng chứng khái niệm, dự kiến vào năm 2020. Xuống đường, họ đã viết, SKA hoàn chỉnh (dự kiến giữa những năm 2020) sẽ có thể phát hiện tới 700.
SKA không chỉ có thể phát hiện ra sóng vô tuyến từ các IBH này, họ còn có thể ước tính chính xác khoảng cách với nhiều người trong số họ. Khi thời điểm đó đến, cuối cùng, tất cả những lỗ đen bị thiếu này sẽ bắt đầu thoát ra.
