Lần đầu phát hiện lỗ đen trong hệ ba sao

Trong hệ sao có tên V404 Cygni này, lỗ đen đang thôn tính một ngôi nhỏ gần nó và quay rất nhanh, trong khi ngôi sao thứ ba mới được phát hiện quay quanh hố đen ở khoảng cách xa hơn rất nhiều. Để hoàn thành một quỹ đạo quanh lỗ đen, sao đồng hành đằng xa phải mất đến 70.000 năm, trong khi ngôi sao nạn nhân của lỗ đen chỉ mất 6,5 ngày để hoàn thành một quỹ đạo.

Ngôi sao thứ ba đã khuất khỏi tầm nhìn trong hơn 30 năm. Có hàng chục bài báo nghiên cứu khác đã để ý thấy một ngôi khác “bên cạnh” V404 Cygni trên bầu trời, nhưng đều cho rằng ngôi sao ấy chỉ tình cờ xuất hiện. Phép đo sao chính xác từ tàu Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu ESA đã làm rõ ngôi sao này thực tế giữ cùng khoảng cách và di chuyển cùng hướng với V404 Cygni, có nghĩa là nó bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn với hệ sao này.

Khám phá mới đặt ra một câu hỏi: Làm thế nào mà lỗ đen tác động lực hấp dẫn lên một thiên thể ở xa như vậy? Lỗ đen được cho rằng hình thành từ vụ nổ dữ dội của một ngôi sao đang chết – hiện tượng được gọi là siêu tân tinh. Nhưng khi ngôi sao phát nổ, nó sẽ hất văng những thiên thể có liên kết lỏng lẻo. Do vậy, người ta không ngờ tới ngôi sao thứ ba này vẫn quay quanh hệ V404 Cygni.

Nhóm nghiên cứu nghi ngờ lỗ đen trong hệ V404 Cygni đã được hình thành không phải qua quá trình phát nổ, mà qua quá trình co sập (ngôi sao tự đổ sụp vào bên trong). Điều này có thể giúp lý giải vì sao lỗ đen vẫn có sao đồng hành đằng xa.

Các nhà khoa học chưa rõ còn có hệ ba sao nào như vậy nữa không. Nếu hiện tượng này phổ biến thì nó có thể trả lời những câu hỏi từ lâu về sự hình thành của các lỗ đen đôi. Trước đây, nhiều nhà khoa học từng dự đoán rằng lỗ đen đôi có thể được hình thành chủ yếu qua quá trình tiến hóa từ hệ ba, nhưng chưa có bằng chứng trực tiếp nào cho tới phát hiện này.

Quan sát của các nhà vật lý thiên văn từ Caltech và MIT đã được đăng trên tạp chí Nature.