Sâu trong lòng thiên hà của chúng ta ẩn giấu một lỗ đen. Hoặc là nó? Mặc dù tất cả có thể yên tĩnh ở mặt trận phía tây bây giờ, có thể có bằng chứng cho thấy trung tâm thiên hà của chúng ta từng là nơi diễn ra một hoạt động khá ấn tượng - hoạt động có thể bao gồm nhiều sự kiện va chạm và sáp nhập các lỗ đen khi nó được đặt trên các thiên hà vệ tinh. Nhờ những hiểu biết mới từ một cặp giáo sư trợ lý, Kelly Holley-Bockelmann tại Vanderbilt và Tamara Bogdanovic tại Viện Công nghệ Georgia, chúng tôi có thêm bằng chứng chỉ ra Milky Way Way hoạt động vô cùng trong quá khứ.
Holley-Bockelmann cho biết, tôi đã tham dự một hội nghị thiên văn học ở Aspen, Colorado, nơi một vài trong số những quan sát mới này được công bố. Đây là tháng 1 năm 2010 và một cơn bão tuyết đã đóng cửa sân bay. Chúng tôi quyết định thuê một chiếc xe để lái xe đến Denver. Khi chúng tôi lái xe qua cơn bão, chúng tôi đã cùng nhau tìm ra manh mối từ hội nghị và nhận ra rằng một sự kiện thảm khốc duy nhất - vụ va chạm giữa hai hố đen khoảng 10 triệu năm trước - có thể giải thích tất cả bằng chứng mới.
Bây giờ, hãy tưởng tượng một bầu trời đêm được chiếu sáng bởi một tinh vân khổng lồ, một tinh thể bao phủ một nửa quả cầu thiên thể. Đây là một giấc mơ, nó là một thực tế. Những thùy khổng lồ của bức xạ năng lượng cao này được gọi là bong bóng Fermi và chúng bao phủ một vùng khoảng 30.000 năm ánh sáng ở hai bên lõi Milky Way. Trong khi chúng ta không thể quan sát trực tiếp trong ánh sáng nhìn thấy, các hạt này đang di chuyển cùng lúc gần 186.000 dặm mỗi giây và phát sáng trong bước sóng tia X và tia gamma.
Theo Fulai Guo và William G. Mathews của Đại học California tại Santa Cruz: Những bong bóng Fermi cung cấp bằng chứng xác thực cho một hoạt động máy bay phản lực AGN mạnh mẽ gần đây trong Thiên hà của chúng ta, đưa ra những hiểu biết mới về nguồn gốc của quần thể CR hào quang và kênh thông qua đó các lỗ đen khổng lồ trong các thiên hà đĩa giải phóng năng lượng phản hồi trong quá trình tăng trưởng của chúng.
Tuy nhiên, trung tâm thiên hà của chúng ta không chỉ có một số bong bóng đáng kinh ngạc - đó là vị trí của ba trong số các cụm sao lớn nhất trong vương quốc Milky Way. Được biết đến như các cụm Trung tâm, Arches và Quintuplet, mỗi nhóm nhà có hàng trăm ngôi sao trẻ, nóng, lùn mặt trời. Chúng sẽ sống những cuộc đời ngắn ngủi, tươi sáng, đầy bạo lực, đốt cháy trong vài triệu năm. Bởi vì chúng sống nhanh và chết trẻ, những ngôi sao cụm này phải hình thành trong những năm gần đây trong một đợt hình thành sao gần trung tâm thiên hà - một manh mối khác của câu đố vũ trụ này.
Vì có khối lượng lớn và IMF nặng hàng đầu rõ ràng, các cụm Trung tâm Thiên hà chứa một số ngôi sao lớn nhất trong Thiên hà. Điều này rất quan trọng, vì các ngôi sao lớn là thành phần chính và thăm dò các hiện tượng vật lý thiên văn trên mọi quy mô và khoảng cách, từ các vị trí hình thành sao riêng lẻ, như Orion, đến Vũ trụ sơ khai trong thời kỳ tái sinh khi những ngôi sao đầu tiên được sinh ra. Là thành phần, chúng kiểm soát sự phát triển năng động và hóa học của môi trường địa phương và các thiên hà riêng lẻ thông qua ảnh hưởng của chúng đối với năng lượng và thành phần của môi trường liên sao. Donald F. Figer nói. Họ có thể đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển ban đầu của các thiên hà đầu tiên, và có bằng chứng cho thấy họ là những người tạo ra các vụ nổ năng lượng nhất trong Vũ trụ, được coi là vụ nổ tia gamma. Là tàu thăm dò, họ xác định giới hạn trên của quá trình hình thành sao và sự hiện diện của chúng có khả năng chấm dứt sự hình thành hơn nữa của các ngôi sao có khối lượng thấp hơn gần đó. Chúng cũng là những sản phẩm đầu ra nổi bật của sự hợp nhất thiên hà, các thiên hà đầy sao và các hạt nhân thiên hà hoạt động.
Để làm sâu sắc thêm bí ẩn, hãy xem xét kỹ hơn về lỗ đen trung tâm của chúng tôi. Nó kéo dài khoảng 40 giây đường kính và nặng khoảng bốn triệu khối lượng mặt trời. Theo những gì chúng ta biết, điều này sẽ tạo ra thủy triều hấp dẫn mạnh mẽ - những thứ nên được hút vào môi trường xung quanh. Vậy làm thế nào mà các nhà thiên văn học đã phát hiện ra các nhóm sao mới, sáng gần hơn 3 năm ánh sáng từ chân trời sự kiện? Tất nhiên, họ có thể đang trên đường đến quên lãng, nhưng dữ liệu cho thấy những ngôi sao này dường như đã hình thành ở đó. Điều đó khá kỳ công khi xem xét nó sẽ đòi hỏi một đám mây phân tử dày hơn 10.000 lần so với đám mây nằm ở trung tâm thiên hà của chúng ta! Có nên cũng có những ngôi sao cũ nằm ở đó không? Câu trả lời là có, cần phải có nhưng ít hơn nhiều so với những gì chúng ta có thể quan sát và những gì mô hình lý thuyết hiện tại dự đoán.
Holley-Bockelmann đã không muốn giải quyết vấn đề này. Khi trở về nhà, cô tranh thủ sự giúp đỡ của sinh viên tốt nghiệp Vanderbilt Meagan Lang để giúp giải câu đố. Sau đó, họ đã tuyển dụng Pau Amaro-Seoane từ Viện Vật lý hấp dẫn Max Planck ở Đức, Alberto Sesana từ Viện nghiên cứu Ciències de liêuEspai ở Tây Ban Nha và Trợ lý nghiên cứu của Vanderbilt Manodeep Sinha để giúp đỡ. Với rất nhiều bộ óc sáng suốt để giúp giải câu đố này, họ đã sớm đưa ra một lời giải thích hợp lý - một cách phù hợp với các quan sát và cho phép dự đoán có thể kiểm chứng.
Theo lý thuyết của họ, một thiên hà vệ tinh Milky Way bắt đầu di chuyển về phía lõi của chúng ta. Khi nó hợp nhất với thiên hà của chúng ta, khối lượng của nó bị xé tan, chỉ còn lại lỗ đen và một bộ sưu tập nhỏ các ngôi sao bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn. Sau vài triệu năm, cuối cùng, người sói còn lại đã đến trung tâm thiên hà và các lỗ đen bắt đầu hợp nhất. Khi lỗ đen nhỏ hơn bị xoáy xung quanh cái lớn hơn, nó cày ra những vệt khí và bụi khổng lồ, đẩy nó vào lỗ đen lớn hơn và tạo ra bong bóng Fermi. Các lực hấp dẫn đấu tay đôi với người sói hiền lành, những thủy triều cực mạnh này hoàn toàn có khả năng nén các đám mây phân tử bao quanh lõi thành mật độ cần thiết để tạo ra những ngôi sao trẻ, tươi. Có lẽ các ngôi sao rất trẻ bây giờ chúng ta quan sát tại trung tâm thiên hà?
Tuy nhiên, có nhiều hình ảnh hơn là bắt mắt. Chính cái cày của vũ trụ này cũng đã đẩy những ngôi sao cũ hiện có ra khỏi vùng lân cận của lỗ đen trung tâm khổng lồ. Đây là một cảnh phù hợp với các mô hình hiện tại trong đó một vụ sáp nhập lỗ đen ném các ngôi sao vào thiên hà với vận tốc siêu tốc. Một cảnh phù hợp với việc quan sát thấy thiếu các ngôi sao cũ ở ranh giới của lỗ đen siêu lớn của chúng ta.
Sức hút của lực lượng vệ tinh Thiên hà lỗ đen có thể đã khắc gần 1.000 ngôi sao ra khỏi trung tâm thiên hà, ông nói, ông Bogdanovic nói. Những ngôi sao đó vẫn phải chạy đua trong không gian, cách quỹ đạo ban đầu của chúng khoảng 10.000 năm ánh sáng.
Bất kỳ điều này có thể được chứng minh? Câu trả lời là có. Nhờ các khảo sát quy mô lớn như Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan, chúng ta sẽ có thể xác định được các ngôi sao đang di chuyển với vận tốc cao hơn các ngôi sao nơi trú ẩn phải chịu sự tương tác tương tự. Nếu các nhà thiên văn học như Holley-Bockelmann và Bogdanovic xem xét các bằng chứng cứng, họ có khả năng phát hiện ra một số lượng đáng tin cậy của các ngôi sao vận tốc cao sẽ xác nhận mô hình sáp nhập Dải Ngân hà của họ.
Hay họ chỉ thổi bong bóng?
