Phát hiện hố đen khổng lồ tiết lộ vũ trụ lúc "tuổi thôi nôi"

Phát hiện về một hố đen có kích thước khổng lồ, cách xa chúng ta 13,1 tỷ năm ánh sáng đang tiết lộ cho các nhà khoa học nhiều điều về vũ trụ thuở sơ khai.

Quái thú, Goliath, thánh tích, bí ẩn… là tất cả những gì mà các nhà khoa học đang sử dụng để mô tả một hố đen siêu lớn và cách xa chúng ta nhất, từng được phát hiện trong vũ trụ.

Một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học từ MIT, viện Khoa học Carnegie, NASA và viện Thiên văn học Max Planck vừa công bố phát hiện mới trên tạp chí Nature.

Hố đen khổng lồ vừa được phát hiện cách chúng ta tới 13,1 tỷ năm ánh sáng.

Hố đen siêu lớn nằm ở trung tâm của một chuẩn tinh và lớn lên bằng khí.

Các nhà nghiên cứu ước tính hố đen này có khối lượng gấp 800 triệu lần Mặt trời và phải mất đến 13,1 tỷ năm để ánh sáng của nó đến với chúng ta. Nếu như Big Bang được cho là đã xảy ra cách đây 13,8 tỷ năm thì các nhà thiên văn học đang nhìn thấy hố đen này khi vũ trụ mới chỉ tầm 690 triệu năm tuổi. Về thời gian vũ trụ học, lúc này vũ trụ mới chỉ như một đứa trẻ mới đi học.

Chuẩn tinh (Quasar) tạo thành trung tâm của các thiên hà khổng lồ. Chúng được cho là một trong những vật thể phát sáng nhất trong vũ trụ. Các hố đen bên trong chúng không thực sự phát ra ánh sáng nào nhưng khí và bụi xung quanh di chuyển rất nhanh và tạo ra rất nhiều ma sát khiến chúng tạo ra luồng ánh sáng nhiệt. Tuy nhiên, về cơ bản không thể nhìn thấy được những vật này vì các chuẩn tinh xa trái đất vô cùng.

Các nhà thiên văn đã sử dụng ánh sáng hồng ngoại từ kính thiên văn chuyên dụng để tìm kiếm các chuẩn tinh. Bằng cách nghiên cứu này, các nhà khoa học có thể chỉ ra chúng nằm ở đâu trong vũ trụ. Kể từ khi vũ trụ mở rộng, các chuẩn tinh đang ngày càng cách xa chúng ta làm cho ánh sáng của chúng có thể giãn ra thành các bước sóng dài hơn và trở nên đỏ hơn. Đó là căn cứ để chúng ta có thể biết chuẩn tinh nào cách xa hơn.

Hiện tại, ước tính có khoảng 20 đến 100 chuẩn tinh ở cách xa chúng ta hàng triệu đến hàng tỷ năm ánh sáng.

Thực tế, các nhà thiên văn tin rằng chuẩn tinh vừa được phát hiện đang tái hiện những hình ảnh của vũ trụ trong giai đoạn chuyển đổi quan trọng. Trong hàng trăm triệu năm sau Big Bang, vũ trụ là một nơi khá nhàm chán, một thời gian dài được gọi là kỷ Dark Ages. Không có sao hoặc hố đen mà thay vào đó chỉ là đám vật chất tối với hydro và heli. Cuối cùng, những yếu tố cơ bản này tự sụp đổ và kết hợp lại thành những ngôi sao đầu tiên. Những ngôi sao này sẽ tạo ra một đợt phóng xạ, tước đi các electron khỏi hydro xung quanh vũ trụ. Đây là khoảng khắc quan trọng được biết đến với cái tên Epoch Reionization, trong đó hydro đã chuyển từ trung lập sang ion hóa và kết thúc thời kỳ Dark Ages.

Hình vẽ mô tả sự phát triển của chuẩn tinh với hydrogen trung tính bao quanh. (Ảnh viện Khoa học Carnegie).

Tuy nhiên các nhà khoa học không thể chắc chắn về thời điểm chính xác diễn ra quá trình kể trên. Họ nghĩ rằng kỳ Dark Ages diễn ra khi vũ trụ bắt đầu khoảng 500 triệu năm sau Big Bang và kết thúc khi đã 1 tỷ năm tuổi. Và bây giờ, chuẩn tinh này đang cung cấp cho họ một số câu trả lời. Bằng cách nghiên cứu ánh sáng từ vật thể này, các nhà thiên văn nhận thấy rằng nhiều hydro xung quanh chuẩn tinh này vẫn còn trung tính. Vì vậy, họ tin rằng chuẩn tinh này tồn tại ngay giữa thời đại Reionization.