Sao cổ tiết lộ thời gian sóng hấp dẫn đổ bộ lên Trái Đất

Lần đầu tiên các nhà thiên văn học phát hiện ra sóng hấp dẫn dội lại từ một vụ va chạm giữa hai hố đen từ hơn một tỷ năm trước.

Hình minh họa hệ sao nhị phân quay quanh nhau. (Ảnh: ESO).

Theo mô hình các nhà khoa học công bố hôm 22/6 trên Nature, các hố đen từng là những ngôi sao rất lớn quay quanh nhau. Đôi sao khổng lồ này có khối lượng gấp 96 lần và 60 lần Mặt Trời. Chúng hình thành khoảng hai tỷ năm sau vụ nổ Big Bang. Khi hai ngôi sao tắt, chúng biến thành hố đen và tiếp tục quay theo quỹ đạo. Cuối cùng, hai ngôi sao xoắn ốc và sáp nhập thành một.

Chấn động vũ trụ do hố đen gây ra ảnh hưởng đến Trái Đất vào ngày 14/9/2015. Cơn sóng hấp dẫn này được phát hiện bởi Đài quan sát sóng hấp dẫn Laser giao thoa (LIGO) ở Louisiana, Mỹ. Đây là bằng chứng duy nhất về sự tồn tại của cặp hố đen này, theo National Geographic.

Mô hình cho thấy vụ sáp nhập hố đen là nguồn sóng hấp dẫn lớn nhất. Nó tạo ra lượng sóng hấp dẫn lớn hơn nhiều lượng sóng hấp dẫn sinh ra từ các vụ va chạm giữa các cặp sao neutron hoặc giữa các lỗ đen và sao neutron.

Nếu hố đen sáp nhập theo chu kỳ chính xác, LIGO dự kiến sẽ có một vụ sáp nhập hố đen nữa xảy ra năm 2020. Điều này sẽ cung cấp cho các nhà thiên văn cơ hội để nghiên cứu về toàn bộ số lượng hố đen. Họ cũng sẽ tìm hiểu về quá trình tiến hóa của các ngôi sao từ tàn dư của chúng.

Mô hình của sự kiện ngày 14/9 giúp giải thích về kích thước khác thường của cặp hố đen. "Mô hình cho thấy đây là một cặp sao bất thường của vũ trụ", Richard O'Shaughnessy thuộc Viện Công nghệ Rochester, Mỹ, cho biết. Cặp sao này chủ yếu bao gồm các đám mây hydro và heli. Hai nguyên liệu cơ bản này giúp cặp sao có kích thước lớn hơn hầu hết những ngôi sao mới hình thành.

Các sao mới ra đời bị ảnh hưởng bởi những nguyên tố nặng do các ngôi sao trước đó tạo ra. Qua hàng tỷ năm, sự tan rã nhanh chóng của các ngôi sao giới hạn kích thước của hố đen hình thành sau khi ngôi sao tắt.

Một số ngôi sao mở rộng và trở thành hố đen sau khi tắt. Số còn lại quay quanh nhau trong khoảng 10 tỷ năm. Chúng tạo ra nguồn năng lượng dưới dạng sóng hấp dẫn rất nhỏ. Khoảng 1,4 tỷ năm trước, những ngôi sao này đến gần nhau và tạo ra vòng xoáy chết. Vụ va chạm này tạo ra lượng năng lượng lớn nhất trong lịch sử.

"Chúng tôi không thể biết nguyên nhân của các vụ sáp nhập hố đen trừ khi đó là một trường hợp đặc biệt. Nhưng chúng tôi hy vọng có thể phân loại nguồn gốc của chúng", Ilya Mandel, nhà vật lý thiên văn thuộc Đại học Birmingham, Anh, chia sẻ.