Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một đặc điểm bụi bặm, hình bánh rán (doughnut-shaped) từ lâu được cho là một phần thiết yếu của ‘động cơ’ ở lõi của các thiên hà hoạt động lần đầu tiên được nhìn thấy ở một trong những thiên hà mạnh nhất trong Vũ trụ.
Các nhà thiên văn học đã sử dụng Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) của Quỹ Khoa học Quốc gia để tạo ra hình ảnh trực tiếp đầu tiên về một đặc điểm hình bụi, hình bánh rán xung quanh lỗ đen siêu lớn ở lõi của một trong những thiên hà vô tuyến mạnh nhất trong Vũ trụ – một tính năng đầu tiên được đưa ra bởi các nhà lý thuyết gần bốn thập kỷ trước như là một phần thiết yếu của các đối tượng như vậy.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu Cygnus A, một thiên hà cách Trái đất khoảng 760 triệu năm ánh sáng. Thiên hà chứa một lỗ đen lớn gấp 2,5 tỷ lần so với Mặt trời ở lõi của nó. Khi lực hấp dẫn mạnh mẽ của lỗ đen thu hút vật chất xung quanh, nó cũng đẩy các tia vật chất cực nhanh đi ra ngoài với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, tạo ra những “thùy” phát xạ vô tuyến sáng chói.
Các “động cơ trung tâm” chạy bằng lỗ đen tạo ra phát xạ sáng ở các bước sóng khác nhau và các tia nước vượt ra ngoài thiên hà là phổ biến đối với nhiều thiên hà, nhưng cho thấy các tính chất khác nhau khi được quan sát. Những khác biệt đó đã dẫn đến một loạt các tên, chẳng hạn như chuẩn tinh, blazar hoặc thiên hà Seyfert. Để giải thích sự khác biệt, các nhà lý thuyết đã xây dựng một “mô hình thống nhất” với một bộ tính năng chung sẽ hiển thị các thuộc tính khác nhau tùy thuộc vào góc mà chúng được xem.
Mô hình hợp nhất bao gồm lỗ đen trung tâm, một đĩa quay vật liệu không bao quanh xung quanh lỗ đen và các tia nước đang tăng tốc ra khỏi các cực của đĩa. Ngoài ra, để giải thích tại sao cùng một loại vật thể trông khác nhau khi nhìn từ các góc khác nhau, một chiếc bánh rán “hình xuyến” dày, bụi bao quanh các phần bên trong. Hình xuyến che khuất một số tính năng khi nhìn từ bên cạnh, dẫn đến sự khác biệt rõ ràng đối với người quan sát, ngay cả đối với các vật thể tương tự về bản chất. Các nhà thiên văn học thường gọi bộ tính năng chung này là hạt nhân thiên hà hoạt động (AGN).
“Hình xuyến là một phần thiết yếu của hiện tượng AGN. Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO). “Hình xuyến giúp giải thích tại sao các vật thể được biết đến bởi các tên khác nhau thực sự là cùng một thứ, chỉ được quan sát từ một góc nhìn khác”, ông nói thêm.
Vào những năm 1950, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra các vật thể phát ra sóng vô tuyến mạnh mẽ, nhưng trông giống như điểm, giống như các ngôi sao ở xa, khi sau đó được quan sát bằng kính viễn vọng ánh sáng khả kiến. Vào năm 1963, Maarten Schmidt ở Caltech đã phát hiện ra rằng một trong những vật thể này ở rất xa, và nhiều khám phá như vậy nhanh chóng theo sau. Để giải thích làm thế nào những vật thể này, được đặt tên là chuẩn tinh, có thể rất sáng, các nhà lý thuyết cho rằng chúng phải khai thác năng lượng hấp dẫn to lớn của các lỗ đen siêu lớn. Sự kết hợp của lỗ đen, đĩa quay, được gọi là đĩa bồi tụ và các máy bay phản lực được gọi là “động cơ trung tâm” chịu trách nhiệm cho sự cạn kiệt năng lượng của vật thể.
Loại động cơ trung tâm tương tự cũng xuất hiện để giải thích đầu ra của các loại vật thể khác, bao gồm các thiên hà vô tuyến, blazar và Thiên hà Seyfert. Tuy nhiên, mỗi loại cho thấy một tập các thuộc tính khác nhau. Các nhà lý thuyết đã làm việc để phát triển một “sơ đồ thống nhất” để giải thích làm thế nào cùng một thứ có thể xuất hiện khác nhau. Năm 1977, che khuất bởi bụi đã được đề xuất là một yếu tố của sơ đồ đó. Trong một bài báo năm 1982, Robert Antonucci, thuộc Đại học California, Santa Barbara, đã trình bày một bản vẽ của một hình xuyến mờ – một vật thể hình bánh rán – bao quanh động cơ trung tâm. Từ thời điểm đó, một hình xuyến che khuất đã là một đặc điểm chung của quan điểm thống nhất của các nhà thiên văn học về tất cả các loại hạt nhân thiên hà hoạt động.
“Cygnus A là ví dụ gần nhất về một thiên hà phát xạ vô tuyến mạnh mẽ – gần gấp 10 lần so với bất kỳ nơi nào có phát xạ vô tuyến tương đối sáng. Sự gần gũi đó cho phép chúng ta tìm thấy hình xuyến trong hình ảnh VLA có độ phân giải cao của lõi thiên hà”, ông nói. Rick Perley, cũng của NRAO. “Làm nhiều công việc kiểu này trên các vật thể yếu hơn và xa hơn gần như chắc chắn sẽ cần sự cải thiện về độ nhạy cũng như độ phân giải theo thứ tự mà Mảng rất lớn thế hệ tiếp theo (ngVLA) đề xuất sẽ mang lại”, ông nói thêm.
Các quan sát của VLA đã trực tiếp tiết lộ khí trong hình xuyến của Cygnus A, có bán kính gần 900 năm ánh sáng. Các mô hình lâu đời cho hình xuyến cho thấy bụi nằm trong các đám mây được nhúng trong khí hơi cục bộ.
“Thật tuyệt vời khi cuối cùng cũng thấy bằng chứng trực tiếp về thứ gì đó mà chúng ta cho là đã có từ lâu,” Carilli nói. “Để xác định chính xác hơn hình dạng và thành phần của hình xuyến này, chúng ta cần phải quan sát thêm. Ví dụ, Mảng Atacama Large Millimét / milimét (ALMA) có thể quan sát ở bước sóng sẽ trực tiếp tiết lộ bụi”, ông nói thêm.
Carilli và Perley, cùng với các đồng nghiệp của họ, Vivek Dhawan, cũng của NRAO và Daniel Perley của Đại học Liverpool John Moores ở Anh, đã phát hiện ra hình xuyến khi theo dõi khám phá đáng ngạc nhiên của họ vào năm 2016 về một vật thể mới, sáng gần trung tâm Cygnus A. Đối tượng mới đó, họ nói, rất có thể là một lỗ đen siêu lớn thứ hai chỉ mới gặp phải vật liệu mới mà nó có thể nuốt chửng, khiến nó tạo ra phát xạ sáng giống như lỗ đen trung tâm. Sự tồn tại của lỗ đen thứ hai, theo họ, cho thấy Cygnus A đã hợp nhất với một thiên hà khác trong quá khứ gần đây.
Cygnus A, được đặt tên như vậy vì nó là vật thể phát ra sóng vô tuyến mạnh nhất trong chòm sao Cygnus, được phát hiện vào năm 1946 bởi nhà vật lý học và nhà thiên văn vô tuyến người Anh, JS Hey. Nó được kết hợp với một thiên hà khổng lồ, ánh sáng nhìn thấy được bởi Walter Baade và Rudolf Minkowski vào năm 1951. Nó trở thành mục tiêu ban đầu cho VLA ngay sau khi hoàn thành vào đầu những năm 1980. Hình ảnh chi tiết về VLA của Cygnus A được xuất bản năm 1984 đã tạo ra những tiến bộ lớn trong sự hiểu biết của các nhà thiên văn học về các thiên hà như vậy.
Các nhà khoa học đang báo cáo phát hiện của họ trong Tạp chí Vật lý thiên văn .
Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia là một cơ sở của Quỹ khoa học quốc gia, được vận hành theo thỏa thuận hợp tác của Associated University, Inc.
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.