Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra 2 trường hợp 2 hố đen nuốt chửng những ngôi sao neutron - những vật thể được cho là đặc nhất vũ trụ.
Sóng hấp dẫn phát ra từ 2 sự kiện trên đã được truyền tới Trái đất vào tháng 1/2020, cho phép các nhà thiên văn học lần theo dấu vết của những vụ va chạm này để xác định thời điểm chúng xảy ra trong những thiên hà xa xôi cách chúng ta 900 triệu năm ánh sáng và 1 tỷ năm ánh sáng.
Hình ảnh minh họa hố đen nuốt chửng sao neutron. (Ảnh: CNN).
Nghiên cứu với sự tham gia của 1.000 nhà khoa học này đã được công bố trên The Astrophysical Journal Letters ngày 29/6.
Những phát hiện trên có thể giúp các nhà khoa học giải mã những bí ẩn về vũ trụ và nguồn gốc đa dạng của sóng hấp dẫn.
Sóng hấp dẫn được tạo ra khi 2 vật thể vô cùng lớn trong vũ trụ di chuyển và va chạm với nhau, chẳng hạn như một cặp hố đen hoặc một cặp sao neutron. Trong khi các nhà khoa học cho rằng việc va chạm giữa các hố đen với các sao neutron có thể xảy ra thì họ chưa tìm thấy bằng chứng cho sự kiện này.
Các hố đen và sao neutron đều là kết quả từ cái chết của một ngôi sao. Khi những ngôi sao chết đi, chúng sụp xuống thành những hố đen, nuốt chửng tất cả vật chất xung quanh nó. Hoặc chúng cũng có thể tạo thành sao neutron, vật thể đặc đến khó tin, vốn là những gì còn lại sau khi một ngôi sao phát nổ.
Giáo sư Salvatore Vitale từ Viện Công nghệ Massachusetts và Viện Nghiên cứu Vật lý thiên văn và không gian Kavli, nói với tờ MIT News rằng 2 cuộc hợp nhất này có thể tiết lộ về sự tiến hóa của các vì sao trong vũ trụ. Cả lỗ đen và sau neutron đều là sản phẩm từ cái chết của các ngôi sao lớn và cuộc hợp nhất là kết quả sau cùng, để lại một vũ trụ đầy "xác chết" sao mang dáng dấp những lỗ đen nhỏ.
Đây cũng là lần đầu tiên các đài quan sát phát hiện ra việc lỗ đen và sao neutron bắt cặp. Trước đó họ đã thấy hàng loạt cặp đôi khác, nhưng là đồng dạng: cùng là lỗ đen hoặc sao neutron.
Hai sự kiện va chạm trên xảy ra chỉ cách nhau 10 ngày, trong đó, một sự kiện được phát hiện vào ngày 5/1/2020 và sự kiện thứ hai được phát hiện ngày 15/5. Chúng được phát hiện bởi Đài quan sát Sóng hấp dẫn Giao thoa kế Laser LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) tại Mỹ và Đài quan sát sóng hấp dẫn Virgo ở Italy.
Trong sự kiện ngày 5/1, còn được gọi là GW200105, một hố đen gấp 9 lần khối lượng Mặt trời đã nuốt chửng một sao neutron nặng gấp 1,9 lần khối lượng Mặt trời của chúng ta. Trong cuộc va chạm ngày 15/1 còn được gọi là GW200115, một hố đen nặng gấp 6 lần Mặt trời đã nuốt chửng một sao neutron nặng gấp 1,5 lần khối lượng Mặt trời.
Hình ảnh minh họa cho thấy điều có thể xảy ra khi một hố đen nuốt chửng một ngôi sao neutron. (Ảnh: CNN)
"Những cuộc va chạm này làm rung chuyển vũ trụ và chúng tôi đã phát hiện ra những tín hiệu được truyền đi từ các sự kiện này", Susan Scott, đồng tác giả của nghiên cứu trên và là giáo sư tại Trung tâm Vật lý thiên văn hấp dẫn thuộc Trường Nghiên cứu Vật lý tại Đại học Quốc gia Australia nhận định.
"Với phát hiện mới về vụ sáp nhập các hố đen và sao neutron bên ngoài thiên hà của chúng ta, chúng tôi đã phát hiện ra hệ sao nhị phân biến mất. Chúng tôi cuối cùng đã có thể bắt đầu hiểu về việc làm thế nào mà nhiều hệ thống sao này tồn tại, chúng nhập vào nhau thường xuyên như thế nào và tại sao chúng ta vẫn chưa thấy chúng trong Dải Ngân hà", Astrid Lamberts, đồng tác giả nghiên cứu trên và là một nhà khoa học tại Pháp nhận định.
Không có ánh sáng được phát hiện trong cả 2 sự kiện trên nhưng điều đó không khiến các nhà nghiên cứu ngạc nhiên bởi khoảng cách quá xa và các hố đen có khối lượng đủ lớn để nuốt chửng các sao neutron.
"Hiện nay, chúng tôi đã quan sát được những trường hợp đầu tiên về các cuộc sáp nhập hố đen với sao neutron, vì thế chúng tôi biết được rằng hiện tượng này có tồn tại ngoài vũ trụ", Maya Fishbach, một thành viên của Hiệp hội Khoa học LIGO nhận định.
"Tuy nhiên, vẫn còn nhiều điều chúng ta chưa biết về sao neutron và hố đen như chúng lớn nhỏ như thế nào, quay nhanh ra sao, sáp nhập với nhau thế nào. Với dữ liệu sóng hấp dẫn trong tương lai, chúng tôi sẽ có những dữ liệu thống kê để trả lời các câu hỏi này và cuối cùng sẽ biết được những vật thể dữ dội nhất trong vũ trụ được tạo ra như thế nào".