Bầy 'quỷ đói' lang thang khắp ngân hà

Vài trăm hố đen khổng lồ có thể hút mọi thứ còn sót lại từ giai đoạn sơ khai của vũ trụ đang bay lượn trong thiên hà của chúng ta, theo một nghiên cứu mới công bố.

Ảnh minh họa một hố đen cách trái đất 600 năm ánh sáng và có khối lượng gấp 10 lần mặt trời. Ảnh: hawaii.edu.

Hố đen, hay lỗ đen, là một vùng trong không gian có lực hấp dẫn lớn đến nỗi không một dạng vật chất nào, kể cả ánh sáng, thoát ra khỏi mặt biên của chúng. Vật chất muốn thoát khỏi lỗ đen phải có vận tốc thoát lớn hơn vận tốc ánh sáng trong chân không. Khả năng này không thể xảy ra trong khuôn khổ lý thuyết tương đối, theo đó vận tốc ánh sáng trong chân không là vận tốc giới hạn lớn nhất có thể đạt được của mọi dạng vật chất. Nhiều người ví hố đen như những con quỷ tham lam, bởi lượng vật chất mà chúng có thể nuốt là vô tận.

Giới khoa học cho rằng trước kia những hố đen "lêu lổng” ẩn náu ở trung tâm của các thiên hà nhỏ. Sau vài tỷ năm, những thiên hà nhỏ va chạm và sáp nhập vào nhau, tạo thành những thiên hà lớn giống như dải ngân hà. Do vậy, thiên hà lớn thường có nhiều hố đen. Một số người nghĩ chúng nằm cố định, song nhiều nhà thiên văn học khẳng định chúng di chuyển.

Một nghiên cứu gần đây của Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (Mỹ) cho thấy, vài trăm hố đen đã được tạo ra trong quá trình hình thành của ngân hà. “Những hố đen ấy là di sản còn sót lại từ quá khứ của dải ngân hà. Bạn có thể coi các nhà thiên văn giống như những nhà khảo cổ học. Họ nghiên cứu những di sản đó để hiểu rõ hơn về lịch sử của ngân hà cũng như lịch sử hình thành hố đen trong thuở bình minh của vũ trụ”, Avi Loeb, một thành viên trong nhóm nghiên cứu, phát biểu.

Loeb và các cộng sự xây dựng một mô hình giả lập để dự đoán hiện trạng của các hố đen. Mô hình cho thấy chúng đang lang thang khắp nơi và “lẩn trốn” bên trong các chòm sao. Có vẻ như trái đất sẽ không trở thành mồi ngon của bất kỳ hố đen nào, bởi hố đen gần nhất cách địa cầu vài nghìn năm ánh sáng.

Giới thiên văn học rất muốn xác định vị trí của các hố đen chúng có thể cung cấp thông tin về quá trình hình thành dải ngân hà. 

Ảnh minh họa quá trình hố đen nuốt chửng một ngôi sao. Do lực hút khủng khiếp của hố đen, vật chất thoát ra ngoài ngôi sao và tạo thành vòng cung bụi khí. Một lượng vật chất năng lượng cao phóng ra từ hai cực của ngôi sao. Ảnh: space.com.

Ở giai đoạn sơ khai của vũ trụ, khi hai thiên hà nhỏ (với hố đen ở trung tâm) va chạm, các hố đen có thể chập vào nhau để hình thành một hố đen mới. Mô hình cho thấy, khi hai thiên hà hòa nhập vào nhau, những hố đen có thể bị đẩy về phía rìa của thiên hà mới.

Các thiên hà ngày nay có thể được tạo nên từ hàng trăm thiên hà nhỏ, vì thế dải ngân hà có thể chứa tới vài trăm hố đen. Mỗi hố đen có khối lượng gấp 1.000-100.000 lần mặt trời. Tuy nhiên, xác định vị trí của chúng không phải việc dễ dàng, vì chúng là những thiên thể không thể nhìn thấy. Giới khoa học chỉ phát hiện sự tồn tại của hố đen nhờ tương tác giữa trường hấp dẫn của chúng với không gian xung quanh.

Một dấu hiệu khác có thể giúp chúng ta xác định vị trí hố đen. Khi hố đen thoát khỏi thiên hà nhỏ, nó sẽ kéo theo một cụm sao. Chỉ những ngôi sao gần hố đen mới bị kéo đi, vì thế cụm sao sẽ tương đối đặc. Chúng nhỏ đến nỗi nếu quan sát từ xa, người ta sẽ tưởng đó là một ngôi sao đơn lẻ. Vì thế, các nhà thiên văn phải sử dụng nhiều thủ thuật để phân biệt chúng, chẳng hạn như tách ánh sáng từ cụm sao thành 7 màu thành phần để xác định từng ngôi sao trong cụm.

“Những cụm sao gần hố đen giống như đèn hải đăng gần dải đá ngầm nguy hiểm trên biển. Nếu không có những ngôi sao đó chỉ đường, chúng ta sẽ không thể phát hiện hố đen”, Ryan O'Leary, một thành viên trong nhóm nghiên cứu, giải thích.

Số lượng hố đen "lêu lổng” trong dải ngân hà phụ thuộc vào số lượng thiên hà nhỏ đã tạo nên nó và cách thức sáp nhập của các thiên hà. Nỗ lực tìm kiếm và nghiên cứu những hố đen ấy có thể giúp chúng ta tìm ra những tri thức mới về dải ngân hà.