Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Có vẻ như vũ trụ có một khiếu hài hước kỳ lạ. Trong khi một loại virut “nạm vương miện” đã tấn công khắp thế giới, một corona hoàn toàn khác cách Trái đất khoảng 100 triệu năm ánh sáng đã biến mất một cách bí ẩn. Lần đầu tiên, các nhà thiên văn học đã chứng kiến một corona của một lỗ đen siêu lớn, vòng các hạt năng lượng cao siêu tốc, hàng tỷ độ bao quanh chân trời sự kiện của hố đen, đã bị phá hủy đột ngột.
Có vẻ như vũ trụ có một khiếu hài hước kỳ lạ. Trong khi một loại virut “nạm vương miện” đã tấn công khắp thế giới, một corona hoàn toàn khác cách Trái đất khoảng 100 triệu năm ánh sáng đã biến mất một cách bí ẩn.
Lần đầu tiên, các nhà thiên văn học tại MIT và các nơi khác đã xem như một corona của một lỗ đen siêu lớn, vòng cực lớn, hàng tỷ độ của các hạt năng lượng cao bao quanh một chân trời sự kiện của hố đen đã bị phá hủy đột ngột.
Nguyên nhân của sự biến đổi mạnh mẽ này là không rõ ràng, mặc dù các nhà nghiên cứu đoán rằng nguồn gốc của ‘thiên tai’ này có thể là một ngôi sao bị kẹt trong lực hấp dẫn của lỗ đen. Giống như một viên sỏi ném vào hộp số, ngôi sao có thể đã quay lại qua đĩa vật liệu xoáy của lỗ đen, khiến mọi thứ trong vùng lân cận, bao gồm các hạt năng lượng cao của corona, đột nhiên lao xuống hố đen.
Kết quả như các nhà thiên văn học quan sát được là sự sụt giảm đáng kinh ngạc và đáng ngạc nhiên về độ sáng của lỗ đen với hệ số 10.000, chỉ trong vòng một năm.
Erin Kara, trợ lý giáo sư vật lý tại MIT cho biết: “Chúng tôi hy vọng rằng độ sáng thay đổi lớn như vậy sẽ thay đổi theo thời gian từ hàng ngàn đến hàng triệu năm. Nhưng trong đối tượng này, chúng tôi đã thấy nó thay đổi 10.000 trong một năm và thậm chí nó đã thay đổi theo hệ số 100 trong tám giờ, điều này hoàn toàn không nghe thấy và thực sự gây chú ý.”
Sau sự biến mất của corona, các nhà thiên văn học tiếp tục quan sát khi lỗ đen bắt đầu từ từ kéo các vật liệu từ các cạnh bên ngoài của nó để cải tổ đĩa bồi tụ xoáy của nó, từ đó bắt đầu quay các tia X năng lượng cao gần với chân trời sự kiện của lỗ đen . Bằng cách này, chỉ trong vài tháng, lỗ đen đã có thể tạo ra một corona mới, gần như trở lại độ sáng ban đầu của nó.
“Đây dường như là lần đầu tiên chúng ta thấy một corona trước hết biến mất, nhưng sau đó cũng tự xây dựng lại và chúng ta đang xem điều này trong thời gian thực”, Kara nói. “Điều này sẽ thực sự quan trọng để hiểu làm thế nào corona của lỗ đen được làm nóng và cung cấp năng lượng ngay từ đầu.”
Kara và các đồng tác giả của mình, bao gồm cả tác giả chính Claudio Ricci của Đại học Diego Portales ở Santiago, Chile, đã công bố phát hiện của họ ngày hôm nay trên Tạp chí Astrophysical . Các đồng tác giả từ MIT bao gồm Ron Remillard và Dheeraj Pasham.
Một “máy giặt” nhanh nhẹn
Vào tháng 3 năm 2018, một vụ nổ bất ngờ đã được ASSASN ghi lại, Khảo sát tự động toàn bộ bầu trời cho Super-Novae, khảo sát toàn bộ bầu trời đêm cho hoạt động siêu tân tinh. Cuộc khảo sát đã ghi lại một tia sáng từ 1ES 1927 + 654, một hạt nhân thiên hà hoạt động, hay AGN, đó là một loại lỗ đen siêu lớn với độ sáng cao hơn bình thường ở trung tâm của một thiên hà. ASSASN quan sát thấy rằng độ sáng của vật thể tăng vọt lên khoảng 40 lần độ sáng bình thường của nó.
“Đây là một AGN mà chúng tôi biết, nhưng nó không đặc biệt,” Kara nói. “Sau đó, họ nhận thấy rằng AGN chạy nhanh này đột nhiên sáng lên, khiến chúng tôi chú ý và chúng tôi bắt đầu hướng nhiều kính thiên văn khác theo nhiều bước sóng khác để nhìn vào nó.”
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng nhiều kính viễn vọng để quan sát lỗ đen trong các dải sóng tia X, quang học và tia cực tím. Hầu hết các kính thiên văn này được chỉ vào lỗ đen định kỳ, ví dụ ghi lại các quan sát trong cả ngày, cứ sau sáu tháng. Nhóm nghiên cứu cũng theo dõi lỗ đen hàng ngày với NICER của NASA, một kính viễn vọng tia X nhỏ hơn nhiều, được lắp đặt trên Trạm vũ trụ quốc tế với các máy dò được phát triển và chế tạo bởi các nhà nghiên cứu tại MIT.
“NICER thật tuyệt vời vì nó rất nhanh nhẹn,” Kara chia sẻ. “Đây là chiếc máy giặt nhỏ nảy xung quanh ISS và nó có thể thu thập được một tấn photon tia X. Mỗi ngày, NICER có thể xem nhanh AGN này, sau đó tắt đi và làm một cái gì đó khác.”
Với sự quan sát thường xuyên, các nhà nghiên cứu đã có thể bắt được lỗ đen khi nó giảm độ sáng một cách nhanh chóng, trong hầu hết tất cả các dải sóng mà họ đo được, và đặc biệt là trong dải tia X năng lượng cao – một quan sát báo hiệu rằng lỗ đen corona đã hoàn toàn bốc hơi.
“Sau khi ASSASN thấy nó trải qua sự bùng nổ điên rồ khổng lồ này, chúng tôi đã xem khi corona biến mất,” Kara nhớ lại. “Nó trở nên không thể phát hiện, điều mà chúng tôi chưa từng thấy trước đây.”
Một đèn flash tưng bừng
Các nhà vật lý không chắc chắn chính xác nguyên nhân khiến corona hình thành nhưng họ tin rằng nó có liên quan đến cấu hình của các đường sức từ chạy qua đĩa bồi tụ của lỗ đen. Ở các vùng bên ngoài của đĩa vật liệu xoáy của lỗ đen, các đường sức từ ít nhiều có cấu hình đơn giản. Gần hơn và đặc biệt là gần chân trời sự kiện, các vòng tròn vật chất có nhiều năng lượng hơn, theo cách có thể khiến các đường sức từ bị xoắn và vỡ, sau đó kết nối lại. Mớ năng lượng từ tính này có thể làm quay các hạt xoáy gần lỗ đen, đến mức tia X năng lượng cao, tạo thành corona giống như vương miện bao quanh lỗ đen.
Kara và các đồng nghiệp của cô tin rằng nếu một ngôi sao bướng bỉnh thực sự là thủ phạm trong vụ mất tích của corona, thì đầu tiên nó sẽ bị xé toạc bởi lực hấp dẫn của lỗ đen, các mảnh vụn sao rải rác trên đĩa bồi tụ. Điều này có thể đã gây ra đèn flash tạm thời ở độ sáng mà ASSASN chụp được. “Sự gián đoạn thủy triều” này khi các nhà thiên văn học gọi là sự kiện giật cục như vậy, sẽ khiến nhiều vật liệu trong đĩa đột nhiên rơi vào hố đen. Nó cũng có thể đã ném các đường sức từ của đĩa ra khỏi đòn đánh theo cách mà nó không còn có thể tạo ra và hỗ trợ một corona năng lượng cao.
Điểm cuối cùng này là một điểm quan trọng tiềm năng để hiểu cách thức coronas hình thành đầu tiên. Tùy thuộc vào khối lượng của lỗ đen, có một bán kính nhất định trong đó một ngôi sao chắc chắn sẽ bị lực hút của lỗ đen kéo vào.
“Điều cho chúng ta biết là, nếu tất cả các hành động xảy ra trong bán kính gián đoạn thủy triều đó, điều đó có nghĩa là cấu hình từ trường hỗ trợ corona phải nằm trong bán kính đó”, Kara nói. “Điều đó có nghĩa là, đối với bất kỳ corona bình thường nào, từ trường trong bán kính đó là những gì chịu trách nhiệm tạo ra một corona.”
Các nhà nghiên cứu tính toán rằng nếu một ngôi sao thực sự là nguyên nhân của corona mất tích của lỗ đen và nếu một corona hình thành trong một lỗ đen siêu lớn có kích thước tương tự, thì nó sẽ làm như vậy trong bán kính khoảng 4 phút ánh sáng – một khoảng cách điều đó có nghĩa là khoảng 75 triệu km từ trung tâm của lỗ đen.
“Với sự cảnh báo rằng sự kiện này đã xảy ra do sự gián đoạn của thủy triều, đây sẽ là một trong những hạn chế nghiêm ngặt nhất mà chúng ta có ở nơi corona phải tồn tại.
Các corona kể từ khi được cải tổ, chiếu sáng bằng tia X năng lượng cao mà nhóm cũng có thể quan sát được. Nó không sáng như trước đây, nhưng các nhà nghiên cứu đang tiếp tục theo dõi nó, mặc dù ít thường xuyên hơn, để xem hệ thống này có thêm gì trong cửa hàng.
Nghiên cứu này được tài trợ một phần bởi NASA.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Viện Công nghệ Massachusetts . Bản gốc được viết bởi Jennifer Chu. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.