Vòng tròn lạnh và mơ hồ xung quanh lỗ đen siêu lớn của Milky Way

Qua nhiều thập kỷ nghiên cứu, các nhà thiên văn học đã phát triển một bức tranh rõ ràng hơn về “khu dân cư” hỗn loạn và đông đúc xung quanh lỗ đen siêu lớn ở trung tâm dải Ngân hà. Trung tâm thiên hà của chúng ta cách Trái đất khoảng 26.000 năm ánh sáng và lỗ đen siêu lớn ở đó được gọi là Sagittarius A * (Một “ngôi sao”) gấp 4 triệu lần Mặt trời của chúng ta.

Bây giờ chúng ta biết rằng khu vực này đang tràn ngập những ngôi sao lưu động, những đám mây bụi liên sao cùng một hồ chứa lớn cả hai loại khí nóng và lạnh tương đối. Những khí này dự kiến ​​sẽ quay quanh lỗ đen trong một đĩa bồi tụ rộng lớn kéo dài một phần mười năm ánh sáng từ chân trời sự kiện của lỗ đen.

Tuy nhiên, cho đến nay các nhà thiên văn học chỉ có thể có hình ảnh phần nóng và nóng của dòng khí bồi tụ này tạo thành một dòng chảy hình cầu thô và không cho thấy sự quay tròn rõ ràng. Nhiệt độ của nó được ước tính là 10 triệu độ C (18 triệu độ F) hoặc khoảng hai phần ba nhiệt độ được tìm thấy ở lõi Mặt trời của chúng ta. Ở nhiệt độ này, khí phát sáng dữ dội dưới ánh sáng tia X cho phép nó được nghiên cứu bằng kính viễn vọng tia X trên không gian, xuống tới khoảng một phần mười năm ánh sáng từ lỗ đen.

Ngoài khí nóng phát sáng này, các quan sát trước đây với kính viễn vọng bước sóng milimet đã phát hiện ra một kho khí hydro tương đối mát hơn (khoảng 10 nghìn độ C, hoặc 18.000 độ F) trong vài năm ánh sáng của lỗ đen. Sự đóng góp của khí lạnh này vào dòng chảy bồi tụ vào lỗ đen trước đây chưa được biết đến.

Mặc dù lỗ đen trung tâm thiên hà của chúng ta tương đối yên tĩnh nhưng bức xạ xung quanh nó đủ mạnh để khiến các nguyên tử hydro liên tục mất đi và kết hợp lại với các electron của chúng. Sự tái hợp này tạo ra tín hiệu bước sóng milimet đặc biệt có khả năng tiếp cận Trái đất với rất ít tổn thất trên đường đi.

Với độ nhạy vượt trội và khả năng mạnh mẽ để nhìn thấy các chi tiết tốt, Atacama Large Millimét / Subillim Array (ALMA) có thể phát hiện tín hiệu vô tuyến mờ này và tạo ra hình ảnh đầu tiên của đĩa khí lạnh chỉ trong khoảng một phần trăm ánh sáng cách xa (hoặc khoảng 1000 lần khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời) từ lỗ đen siêu lớn. Những quan sát này cho phép các nhà thiên văn học vừa lập bản đồ vị trí vừa theo dõi chuyển động của khí này. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng lượng hydro trong đĩa mát này bằng khoảng một phần mười khối lượng của Sao Mộc, hay một phần mười khối lượng của Mặt trời.

Bằng cách ánh xạ sự dịch chuyển các bước sóng của ánh sáng vô tuyến này do hiệu ứng Doppler (ánh sáng từ các vật thể chuyển động về Trái đất bị dịch chuyển một chút sang phần “xanh hơn” của quang phổ trong khi ánh sáng từ các vật thể chuyển động hơi bị lệch sang phần “đỏ hơn” ), các nhà thiên văn học có thể thấy rõ rằng khí đang quay xung quanh lỗ đen. Thông tin này sẽ cung cấp những hiểu biết mới về cách thức mà các lỗ đen nuốt chửng vật chất và sự tương tác phức tạp giữa một lỗ đen và vùng lân cận thiên hà của nó.

Nhóm nghiên cứu là những người đầu tiên có hình ảnh chiếc đĩa khó nắm bắt này và nghiên cứu vòng quay của nó. Họ cũng đang thăm dò sự bồi tụ vào lỗ đen. Điều này rất quan trọng vì đây là lỗ đen siêu lớn gần nhất của chúng ta. Mặc dù vậy, chúng ta vẫn không hiểu rõ về cách thức hoạt động của nó. Các nhà khoa học hy vọng những quan sát ALMA mới này sẽ giúp lỗ đen mang lại lên một số bí mật của nó. 

Nguồn truyện:

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.

Tạp chí tham khảo :

1. Elena M. Murchikova, E. Sterl Phinney, Anna Pancoast, Roger D. Blandford. Một đĩa bồi tụ mát mẻ xung quanh lỗ đen Trung tâm Thiên hà . Thiên nhiên , 2019; 570: 83% u201386 DOI: 10.1038 / s41586-019-1242-z