Phát hiện hàng trăm hố đen ở nơi từng được cho là không có hố đen

Dựa vào mô phỏng máy tính, các nhà khoa học khám phá rằng khu vực cụm sao cầu NGC 6101 chứa đến hàng trăm hố đen. Đây vốn là nơi mà trước nay chúng ta vẫn nghĩ rằng không có một hố đen nào.

Một nghiên cứu mới của trường Đại học Surrey đăng tải trên tạp chí hàng tháng của Hội Thiên văn Hoàng gia Anh cho thấy khu vực cụm sao cầu NGC 6101 giờ đây chứa đến hàng trăm hố đen mà chúng ta không hề được biết đến từ trước tới nay. Nghiên cứu này cho phép các nhà vật lý thiên văn lập bản đồ hố đen trong những cụm sao khác.

Cụm sao cầu là tập hợp những ngôi sao nằm gần với nhau và tạo thành một cấu trúc có hình cầu, có quỹ đạo quay xung quanh tâm Ngân Hà. Sử dụng mô phỏng máy tính, nhóm nghiên cứu tại Đại học Surrey đã phát hiện được những hố đen không nhìn thấy trong cụm sao NGC 6101.

Những hố đen này lớn hơn Mặt Trời một vài lần, được hình thành từ vụ sụp đổ của các ngôi sao lớn. Hiểu biết trước đây cho rằng những hố đen sẽ rời khỏi cụm sao do ảnh hưởng từ vụ nổ siêu tân tinh khi ngôi sao chết đi.

Cụm sao NGC 6101 chụp bởi Kính Viễn vọng Không gian Hubble. (Ảnh: NASA).

"Do bản chất hút mọi thứ, kể cả ánh sáng, nên những hố đen không thể quan sát được qua các kính thiên văn thông thường vì photon ánh sáng không thể thoát khỏi hố đen mà truyền đến mắt người. Để tìm thấy chúng, chúng ta phải nghiên cứu về hiệu ứng gây ra bởi lực hấp dẫn xung quanh chúng. Sử dụng kết quả quan sát thực tế và mô phỏng máy tính, chúng tôi tìm thấy sự khác biệt xung quanh những nơi không thấy được bằng kính thiên văn thông thường, từ đó suy ra những hố đen đang tồn tại", tác giả chính của nghiên cứu, giáo sư Miklos Peuten từ Đại học Surrey giải thích.

Các nhà vật lý thiên văn tìm thấy hố đen trong cụm sao là vào năm 2013, khi một hiện tượng hiếm gặp chưa rõ xảy ra quanh một ngôi sao thuộc một cụm sao. Từ đó, với sự hỗ trợ của Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu (ERC), nhóm nghiên cứu đã chỉ ra có đến hàng trăm hố đen trong cụm sao NGC 6101, đảo lộn những lý thuyết cơ bản về sự hình thành hố đen.

Đồng tác giả nghiên cứu, giáo sư Mark Gieles thuộc Đại học Surrey, cho biết rằng: "Công việc của chúng tôi là trả lời những câu hỏi liên quan đến các đặc điểm của những hố đen và ngôi sao, cũng như quan sát về sóng hấp dẫn. Sóng hấp dẫn sản sinh ra khi hai hố đen va chạm và hợp nhất nhau, và chúng tôi phát hiện được chúng từ lõi của các cụm sao, nơi những vụ sáp nhập hố đen xảy ra thường xuyên".

Cụm sao cầu NGC 6101 có độ tuổi trung bình khá trẻ so với từng ngôi sao riêng lẻ trong cụm.

Các nhà nghiên cứu đã chọn cụm sao này để lập bản đồ dựa vào phát hiện đặc biệt gần đây, nó là cụm sao khá đặc biệt so với những cụm sao khác. Cụm sao cầu NGC 6101 có độ tuổi trung bình khá trẻ so với từng ngôi sao riêng lẻ trong cụm, những ngôi sao này khá già. Cụm sao này cũng khá to vì những ngôi sao thành viên nằm cách xa và khá thưa thớt nhau.

Sử dụng mô phỏng trên máy tính, các nhà nghiên cứu dựng được mô hình những ngôi sao và các hố đen trong cụm sao NGC 6101. Họ mô phỏng suốt thời gian 13 tỷ năm cho thấy sự hình thành và phát triển của cụm, sự ảnh hưởng của các hố đen đến những ngôi sao. Từ đó, họ đã trả lời được những câu hỏi về sự bất thường trong các ngôi sao, giờ chúng ta biết được sự bất thường này được gây ra bởi các hố đen.

"Nghiên cứu này khá thú vị, nó cho chúng ta cái nhìn toàn cảnh về toàn bộ hố đen trong cụm sao chỉ dựa vào mô phỏng máy tính. Cụm sao NGC 6101 là một thiên thể quan sát khá nhàm chán, nhưng giờ đây nó đã trở nên hấp dẫn vì chứa đến hàng trăm hố đen. Từ kết quả nghiên cứu này, chúng ta sẽ tìm thấy được những hố đen trong những cụm sao khác trong vũ trụ", Peuten kết luận.