DENVER - Các nhà thiên văn học đã chứng kiến một đám mây khí tốc độ cao đâm vào vật chất bị hút về phía Nhân Mã A * - lỗ đen siêu lớn ở trung tâm Dải Ngân hà - và sau đó bị cuốn vào không gian. Bây giờ, các quan sát cẩn thận đã tiết lộ đám mây khí, mà các nhà thiên văn học tên là G2 đã chậm lại sau vụ va chạm.
Phép đo đó cho các nhà khoa học biết một điều quan trọng: mật độ của vật chất nóng xung quanh Nhân Mã A *, là hố đen siêu lớn gần nhất được biết đến trên Trái đất. SagittariusA * (SagA *) không hoạt động, có nghĩa là nó không ngấu nghiến một đĩa vật chất khổng lồ và bắn ra các tia nước. Nhưng vẫn còn một thứ gì đó nóng bỏng và rực rỡ xung quanh nó mà các nhà vật lý không hiểu rõ lắm. Vụ va chạm với G2 đang mang đến cho các nhà thiên văn học một trong những manh mối tốt nhất của họ về việc chiếc nhẫn phát sáng đó được làm từ gì.
"Có lực kéo này. Mọi thứ trở nên chậm hơn", Stefan Gillessen, nhà thiên văn học tại Viện Vật lý ngoài Trái đất Max Planck ở Garched, Đức cho biết.
Sự giảm tốc của G2 đã chứng minh rằng có một cái gì đó đáng kể trong vùng lân cận ngay lập tức của lỗ đen để G2 đâm xuyên qua, ông Gillessen nói.
Các nhà vật lý đã phát hiện ra rằng làm chậm bằng cách sử dụng dữ liệu từ sự hợp tác GRAVITY tại Kính thiên văn rất lớn (VLT) ở Chile. GRAVITY tập hợp ánh sáng hồng ngoại từ cả bốn kính viễn vọng của VLT để tạo ra một hình ảnh cực kỳ sắc nét. Điều đó cho phép các nhà nghiên cứu một cái nhìn chưa từng thấy về một vật thể gần như bị bỏ lỡ với một lỗ đen.
"Tất nhiên là rất thú vị khi xem, nhưng bây giờ chúng tôi đã biến nó thành thứ gì đó hữu ích", Gillessen nói với Live Science. "Chúng tôi đã thực sự đo được bầu khí quyển xung quanh một lỗ đen ở bán kính, điều này hoàn toàn không thể tiếp cận được trước đây."
Bản thân G2 là một vật thể lạ: một khối khí ấm áp có thể có một hoặc hai hệ sao ở trung tâm của nó, nhưng không bị ràng buộc bởi bất cứ điều gì rõ ràng, Gillessen nói. Thay vào đó, nó chảy một cách trôi chảy dọc theo quỹ đạo hình elip xung quanh SagA * và nó rất gần với lỗ đen ở một đầu.
Trở lại năm 2015, các nhà khoa học biết G2 sắp thực hiện cách tiếp cận gần nhất với hố đen. Và tại thời điểm đó, họ nghĩ rằng nó có thể tạo ra một số pháo hoa bằng cách rơi vào lỗ đen. Điều đó đã không xảy ra, điều đó làm một số nhà quan sát thất vọng vào thời điểm đó. Nhưng nó đã mang lại cho Gillessen và nhóm của anh ta một cơ hội để thực hiện phép đo thay đổi tốc độ.
Gillessen và các cộng tác viên của ông đã công bố số đo của họ vào ngày 25 tháng 1 trên Tạp chí Vật lý thiên văn, và Gillessen đã trình bày những phát hiện của họ tại cuộc họp tháng 4 của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ ở Denver.
Họ đã nghi ngờ G2 có thể chậm lại vì một đám mây khác, được gọi là G1. G1 đã di chuyển ra khỏi lỗ đen khi nó được phát hiện, dọc theo quỹ đạo tương tự nhưng nhỏ hơn và chậm hơn so với G2. Nhóm nghiên cứu nghi ngờ hai người có thể được liên kết và G1 đang di chuyển chậm hơn vì gần đây đã trải qua một cuộc chạm trán gần gũi với bầu khí quyển của lỗ đen.
Và khi G2 chạm vào vòng phát sáng xung quanh SagA *, nó đã chậm lại, mặc dù không nhiều lắm. Sự khác biệt, các nhà nghiên cứu đề xuất, có thể là do G1 đã dọn đường cho song sinh của nó. G2, do tốc độ cao của nó, đã ở trên quỹ đạo hơn 300 năm quanh hố đen, hiện đã chậm lại và đang đi trên một quỹ đạo ngắn hơn nhiều, họ đã tìm thấy. Chỉ cần 50 năm để quay trở lại cách tiếp cận gần nhất. Nó sẽ rơi vào lỗ đen hoàn toàn vào những năm 2150.
Sử dụng các mô hình của vụ va chạm, các nhà nghiên cứu cho thấy sự chậm lại này cho thấy bầu không khí khoảng 4.000 hạt trên mỗi cm khối ở khoảng cách gấp 1.000 lần bán kính của chân trời sự kiện của lỗ đen. Điều đó ít đậm đặc hơn nhiều so với bầu khí quyển của Trái đất, nhưng vẫn còn đáng kể. Đó là dữ liệu mà các nhà vật lý thiên văn mô hình hóa lỗ đen tối tăm, yên tĩnh ở trung tâm thiên hà của chúng ta có thể sử dụng, ông Gillessen nói. Và SagA * là một chủ đề nóng ngay bây giờ. Đây là lỗ đen tiếp theo mà Kính thiên văn Chân trời Sự kiện (EHT), gần đây đã tạo ra hình ảnh đầu tiên về lỗ đen M87, sẽ chụp. Nhờ bản tính trầm lặng của SagA *, nó sẽ là một điểm rất khác so với lỗ đen mà EHT đã thấy.
Bây giờ, các nhà khoa học biết thêm một chút về khu vực lân cận của nó trông như thế nào.
