Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà thiên văn học đã tìm thấy bằng chứng tốt nhất cho thủ phạm của một vụ giết người vũ trụ: một lỗ đen của một lớp khó nắm bắt được gọi là ‘khối lượng trung gian’, đã phản bội sự tồn tại của nó bằng cách xé toạc một ngôi sao bướng bỉnh đi quá gần.
Các nhà thiên văn học đã tìm thấy bằng chứng tốt nhất cho thủ phạm của một vụ giết người vũ trụ: một lỗ đen của một lớp khó nắm bắt được gọi là “khối lượng trung gian”, đã phản bội sự tồn tại của nó bằng cách xé toạc một ngôi sao bướng bỉnh đi quá gần.
Nặng khoảng 50.000 lần khối lượng Mặt trời của chúng ta, lỗ đen nhỏ hơn các lỗ đen siêu lớn (ở hàng triệu hoặc hàng tỷ khối lượng mặt trời) nằm ở lõi của các thiên hà lớn nhưng lớn hơn các lỗ đen khối sao được hình thành bởi sự sụp đổ của một ngôi sao lớn.
Những cái gọi là lỗ đen khối lượng trung gian (IMBH) này là một “liên kết bị thiếu” được tìm kiếm từ lâu trong quá trình tiến hóa của lỗ đen. Mặc dù đã có một vài ứng cử viên IMBH khác, các nhà nghiên cứu coi những quan sát mới này là bằng chứng mạnh mẽ nhất đối với các lỗ đen cỡ trung trong vũ trụ.
Nó lấy sức mạnh tổng hợp của hai đài quan sát tia X và tầm nhìn sắc bén của Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA để hạ gục con thú vũ trụ.
“Lỗ đen khối lượng trung gian là những đối tượng rất khó nắm bắt, và vì vậy điều quan trọng là phải xem xét cẩn thận và loại bỏ những giải thích thay thế cho mỗi ứng viên. Đó là những gì Hubble đã cho phép chúng tôi làm cho ứng viên của mình”, Dacheng Lin thuộc Đại học New nói. Hampshire, điều tra viên chính của nghiên cứu. Kết quả được công bố vào ngày 31 tháng 3 năm 2020, trong Tạp chí Vật lý thiên văn .
Câu chuyện về phát hiện này giống như một câu chuyện của Sherlock Holmes liên quan đến việc xây dựng tình huống từng bước tỉ mỉ cần thiết để bắt được thủ phạm.
Lin và nhóm của ông đã sử dụng Hubble để theo dõi các khách hàng tiềm năng từ Đài quan sát tia X Chandra của NASA và ESA (Cơ quan vũ trụ châu Âu) Nhiệm vụ đa tia X-quang (XMM-Newton) của NASA. Vào năm 2006, các vệ tinh này đã phát hiện ra một tia X cực mạnh nhưng họ không thể xác định được nó có nguồn gốc từ bên trong hay bên ngoài thiên hà của chúng ta hay không. Các nhà nghiên cứu quy cho nó một ngôi sao bị xé toạc sau khi đến quá gần một vật thể nhỏ gọn mạnh mẽ hấp dẫn, giống như một lỗ đen.
Đáng ngạc nhiên, nguồn tia X, được đặt tên là 3XMM J215022.4? 055108, không nằm trong trung tâm của một thiên hà, nơi thường có các lỗ đen khổng lồ. Điều này làm tăng hy vọng rằng IMBH là thủ phạm nhưng trước tiên, một nguồn có thể khác của ngọn lửa tia X phải được loại trừ: một ngôi sao neutron trong thiên hà Milky Way của chúng ta bị làm mát sau khi được nung nóng ở nhiệt độ rất cao. Sao neutron là tàn dư nghiền nát của một ngôi sao phát nổ.
Hubble đã chỉ vào nguồn tia X để giải quyết vị trí chính xác của nó. Hình ảnh có độ phân giải cao, sâu cung cấp bằng chứng mạnh mẽ rằng các tia X phát ra không phải từ một nguồn cô lập trong thiên hà của chúng ta mà thay vào đó là một cụm sao dày đặc ở xa xôi ở ngoại ô của một thiên hà khác – chỉ là loại nhà thiên văn học dự kiến sẽ tìm thấy IMBH. Nghiên cứu trước đây của Hubble đã chỉ ra rằng khối lượng của một lỗ đen ở trung tâm của một thiên hà tỷ lệ thuận với độ phồng trung tâm của thiên hà chủ đó. Nói cách khác, thiên hà càng lớn thì lỗ đen của nó càng lớn. Do đó, cụm sao là ngôi nhà của 3XMM J215022.4? 055108 có thể là lõi bị tước xuống của một thiên hà lùn có khối lượng thấp hơn đã bị phá vỡ nghiêm trọng và bị phá vỡ bởi sự tương tác chặt chẽ của nó với máy chủ thiên hà lớn hơn hiện tại.
IMBH đặc biệt khó tìm vì chúng nhỏ hơn và ít hoạt động hơn các hố đen siêu lớn; chúng không có sẵn nguồn nhiên liệu cũng không phải là lực hấp dẫn mạnh để hút các ngôi sao và vật liệu vũ trụ khác tạo ra ánh sáng tia X phát ra. Các nhà thiên văn học về cơ bản phải bắt một IMBH tay đỏ trong hành động ngấu nghiến một ngôi sao. Lin và các đồng nghiệp đã kết hợp thông qua kho lưu trữ dữ liệu XMM-Newton tìm kiếm hàng trăm ngàn quan sát để tìm một ứng cử viên IMBH.
Ánh sáng tia X từ ngôi sao bị cắt vụn cho phép các nhà thiên văn ước tính khối lượng 50.000 khối lượng mặt trời của lỗ đen. Khối lượng của IMBH được ước tính dựa trên cả độ chói của tia X và hình dạng quang phổ. “Điều này đáng tin cậy hơn nhiều so với chỉ sử dụng độ sáng tia X như thường được thực hiện trước đây cho các ứng cử viên IMBH trước đây”, Lin nói. “Lý do tại sao chúng ta có thể sử dụng sự phù hợp quang phổ để ước tính khối lượng IMBH cho vật thể của chúng ta là vì sự tiến hóa quang phổ của nó cho thấy nó đã ở trạng thái quang phổ nhiệt, một trạng thái thường thấy và được hiểu rõ trong việc tích tụ các lỗ đen khối sao.”
Đối tượng này không phải là người đầu tiên được coi là ứng cử viên có khả năng cho một lỗ đen khối lượng trung gian. Vào năm 2009, Hubble đã hợp tác với đài thiên văn Swift của NASA và XMM-Newton của ESA để xác định những gì được hiểu là IMBH, được gọi là HLX-1, nằm ở rìa của thiên hà ESO 243-49. Nó cũng nằm ở trung tâm của một cụm sao xanh trẻ trung, đồ sộ có thể là lõi thiên hà lùn bị tước bỏ. Các tia X đến từ một đĩa bồi tụ nóng xung quanh lỗ đen. Sự khác biệt chính là vật thể của chúng ta đang xé toạc một ngôi sao, cung cấp bằng chứng mạnh mẽ rằng đó là một lỗ đen khổng lồ, thay vì lỗ đen khổng lồ như mọi người thường lo lắng cho các ứng cử viên trước đó bao gồm cả HLX-1.
Phát hiện IMBH này mở ra khả năng nhiều kẻ ẩn nấp khác không bị phát hiện trong bóng tối, chờ đợi để được cho đi bởi một ngôi sao đi qua quá gần. Lin có kế hoạch tiếp tục công việc thám tử tỉ mỉ của mình, sử dụng các phương pháp mà nhóm của anh đã chứng minh là thành công. Nhiều câu hỏi vẫn được trả lời. Có một lỗ đen siêu lớn phát triển từ IMBH không? Làm thế nào để IMBH tự hình thành? Là ngôi sao dày đặc cụm nhà ưa thích của họ?
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi NASA / Goddard Space Flight Center . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Đa phương tiện liên quan :
Tạp chí tham khảo :