Bằng chứng đầu tiên về lỗ đen quay

Nghiên cứu mới phân tích lỗ đen siêu lớn ở trung tâm thiên hà Messier 87, gọi là lỗ đen M87. Lỗ đen này từng được chụp ảnh bởi Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện. Giống như nhiều lỗ đen siêu lớn, M87 có các tia cực mạnh phóng ra từ các cực. Các tia này có tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Giả thuyết đến nay cho rằng chuyển động quay của lỗ đen cung cấp năng lượng cho các tia này, nhưng vẫn chưa có bằng chứng trực tiếp.

Tiến sĩ Kazuhiro Hada, thuộc Đài quan sát Thiên văn Quốc gia Nhật Bản và đồng tác giả nghiên cứu mới trên Nature, cho biết: “Sau thành công của việc chụp ảnh lỗ đen M87 bằng Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện, câu hỏi liệu lỗ đen này có quay hay không đang là mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học. Bây giờ dự đoán đã trở nên chắc chắn. Lỗ đen khủng này quả thực đang quay".

Messier 87 nằm cách Trái đất 55 triệu năm ánh sáng và lỗ đen M87 nặng gấp 6,5 tỷ lần Mặt trời. Ngay bên ngoài lỗ đen là một đĩa bồi tụ khí và bụi xoáy tròn. Một số vật chất này sẽ rơi vào lỗ đen và biến mất vĩnh viễn. Nhưng một phần nhỏ sẽ bị đẩy ra khỏi các cực của lỗ đen với vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng.

Các mô hình lý thuyết cho rằng vòng quay của lỗ đen là nguyên nhân gây ra hiện tượng này. Cụ thể, các hạt tích điện trong đĩa bồi tụ tạo ra một từ trường cực mạnh và khi lỗ đen quay, nó sẽ kéo theo từ trường này. Chuyển động này làm tăng tốc từ trường theo cách có thể đẩy các hạt ra khỏi lỗ đen dưới dạng tia, các tia này lấy năng lượng từ chuyển động quay của lỗ đen.

Nghiên cứu mới đã sử dụng các dữ liệu về M87 từ mạng lưới kính thiên văn vô tuyến toàn cầu trong khoảng thời gian từ năm 2000 đến năm 2022. Các dữ liệu cho thấy các tia có một chu kỳ 11 năm lặp đi lặp lại, chao đảo xung quanh một điểm nằm ở rìa của M87, nghĩa là có sự lệch trục liên tục giữa lỗ đen và đĩa bồi tụ khiến dòng tia chao đảo.

Các tác giả cho biết: “Việc phát hiện tiến động này cung cấp bằng chứng rõ ràng rằng lỗ đen siêu lớn ở M87 thực sự đang quay, do đó nâng cao hiểu biết của chúng ta về bản chất của các lỗ đen siêu lớn”.

Tiến sĩ Ziri Younsi, nhà vật lý thiên văn tại Đại học College London, nói thêm rằng trong tương lai, vòng quay của M87 có thể đem lại thông tin về các sự kiện thảm khốc dẫn đến sự hình thành của lỗ đen siêu lớn này. “Việc nó quay và có độ nghiêng cho bạn biết rằng có điều gì đó khá điên rồ đã xảy ra trong quá khứ”, Younsi nói. “Tại một thời điểm nào đó trong lịch sử của nó, một điều gì đó dữ dội có thể đã xảy ra".