Bằng chứng mới từ Đài quan sát tia X của NASA Chand Chandra thách thức các ý tưởng phổ biến về cách các lỗ đen phát triển ở trung tâm các thiên hà. Các nhà thiên văn học từ lâu đã nghĩ rằng một lỗ đen siêu lớn và sự phình ra của các ngôi sao ở trung tâm thiên hà chủ của nó phát triển với tốc độ như nhau - phình càng lớn, lỗ đen càng lớn. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới về dữ liệu Chandra đã tiết lộ hai thiên hà gần đó với các lỗ đen siêu lớn đang phát triển nhanh hơn chính các thiên hà.
Khối lượng của một lỗ đen khổng lồ ở trung tâm của một thiên hà thường là một phần rất nhỏ - khoảng 0,2% - khối lượng chứa trong phình, hoặc khu vực của các ngôi sao dày đặc, bao quanh nó. Các mục tiêu của nghiên cứu Chandra mới nhất, các thiên hà NGC 4342 và NGC 4291, có các lỗ đen lớn gấp 10 lần đến 35 lần so với độ phồng của chúng. Các quan sát mới với Chandra cho thấy các quầng sáng, hoặc các phong bì lớn của vật chất tối trong đó các thiên hà này cư trú, cũng bị thừa cân.
Nghiên cứu này cho thấy hai lỗ đen siêu lớn và sự tiến hóa của chúng được gắn với quầng sáng vật chất tối của chúng và không phát triển song song với các chỗ phình ra của thiên hà. Theo quan điểm này, các hố đen và quầng vật chất tối không quá nặng, nhưng tổng khối lượng trong các thiên hà quá thấp.
Akos Bogdan thuộc Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA) ở Cambridge, Mass cho biết ., người lãnh đạo nghiên cứu mới.
NGC 4342 và NGC 4291 ở gần Trái đất về mặt vũ trụ, ở khoảng cách 75 triệu và 85 triệu năm ánh sáng. Các nhà thiên văn học đã biết từ các quan sát trước đây rằng các thiên hà này chứa các lỗ đen với khối lượng tương đối lớn, nhưng không chắc chắn điều gì chịu trách nhiệm cho sự chênh lệch. Tuy nhiên, dựa trên các quan sát Chandra mới, họ có thể loại trừ một hiện tượng được gọi là tước thủy triều.
Tước triều xảy ra khi một số ngôi sao thiên hà bị tước đi bởi lực hấp dẫn trong cuộc chạm trán gần gũi với thiên hà khác. Nếu việc tước thủy triều như vậy xảy ra, hầu hết các halo sẽ bị mất tích. Bởi vì vật chất tối kéo dài ra xa các thiên hà, nó liên kết chặt chẽ với chúng hơn các ngôi sao và có nhiều khả năng bị kéo đi.
Để loại trừ việc tước thủy triều, các nhà thiên văn học đã sử dụng Chandra để tìm kiếm bằng chứng về khí nóng phát ra tia X quanh hai thiên hà. Do áp suất của khí nóng - ước tính từ hình ảnh tia X - cân bằng lực hấp dẫn của tất cả các vật chất trong thiên hà, dữ liệu Chandra mới có thể cung cấp thông tin về halos vật chất tối. Khí nóng được phát hiện được phân phối rộng rãi xung quanh NGC 4342 và NGC 4291, ngụ ý rằng mỗi thiên hà có quầng sáng vật chất lớn bất thường và việc tước thủy triều là không thể xảy ra.
Đồng tác giả Đây là bằng chứng rõ ràng nhất mà chúng ta có, trong vũ trụ gần đó, cho thấy các lỗ đen phát triển nhanh hơn thiên hà chủ của chúng, đồng tác giả Bill Forman, cũng của CfA cho biết. Cẩu Nó không phải là các thiên hà đã bị xâm phạm bởi những cuộc gặp gỡ gần gũi, mà thay vào đó chúng có một số loại phát triển bị bắt giữ.
Làm thế nào khối lượng của một lỗ đen có thể phát triển nhanh hơn khối sao của thiên hà chủ của nó? Các tác giả nghiên cứu cho thấy một lượng lớn khí quay chậm trong trung tâm thiên hà là những gì lỗ đen tiêu thụ rất sớm trong lịch sử của nó. Nó phát triển nhanh chóng, và khi nó phát triển, lượng khí mà nó có thể tích tụ hoặc nuốt, tăng lên cùng với năng lượng phát ra từ quá trình bồi tụ. Sau khi lỗ đen đạt đến khối lượng tới hạn, các vụ nổ được cung cấp bởi việc tiếp tục tiêu thụ khí sẽ làm mát và hạn chế việc sản xuất các ngôi sao mới.
Một số người có thể thấy rằng lỗ đen siêu lớn đạt đến kích thước khổng lồ trước khi có nhiều ngôi sao trong thiên hà, ông nói. Đó là một sự thay đổi đáng kể trong cách suy nghĩ của chúng ta về cách các thiên hà và các lỗ đen phát triển cùng nhau.
Kết quả đã được trình bày vào ngày 11 tháng 6 tại cuộc họp lần thứ 220 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại thành phố Anchorage, Alaska. Nghiên cứu cũng đã được chấp nhận để công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn.
