Tín hiệu từ một ngôi sao đang chết tố cáo lỗ đen là thủ phạm

Lỗ đen nuốt chửng một ngôi sao.

Vào thời kỳ mà các lục địa trên trái đất vẫn còn chưa tách khỏi nhau, khi loài bò sát mới tiến hóa từ lưỡng cư để thống trị trái đất, một ngôi sao nào đó đã lang thang di chuyển quá gần một lỗ đen. Giống như một lưỡi cưa máy, lỗ đen xoay vòng ngôi sao quanh chân trời sự kiện của nó, nơi thậm chí ánh sáng cũng không thể thoát ra được.

Dưới lực hấp dẫn khổng lồ của lỗ đen, ngôi sao không còn là chính nó. Một số mảnh vật liệu thoát được khỏi vòng xoay chết chóc và văng ra ngoài không gian. Đại bộ phận ngôi sao tiếp tục xoay tròn do trọng lực trước khi rơi hẳn vào lỗ đen. Điều gì đó xảy ra ngay trước khi những thành phần này vượt qua biên chân trời sự kiện: một luồng tia X mạnh bắn ra ngoài không gian vũ trụ. Chúng là tín hiệu cuối cùng từ ngôi sao sắp chết trước khi nó biến mất hoàn toàn.

290 triệu năm sau, những tia X đó vẫn tiếp tục du hành trong vũ trụ. Trong thời gian này, trên Trái đất, các lục địa tách ra, loài khủng long trỗi dậy, thống trị hành tinh và rồi tuyệt chủng. Động vật có vú sinh sôi nảy nở và loài người hình thành.

Con người chế tạo ra những cỗ máy quan sát bầu trời, bao gồm hệ thống quan sát tự động siêu Tân tinh (ASASSN), một nhóm các kính viễn vọng phân bố khắp hành tinh. Và vào ngày 22 tháng 11 năm 2014, các "con mắt" của hệ thống ASASSN bắt được tia X từ ngôi sao bất hạnh và gửi dữ liệu đến tay các nhà khoa học.

Trong một bài báo mới được công bố vào thứ Tư tuần trước trên tạp chí Science , các nhà nghiên cứu sử dụng dữ liệu này để tái tạo lại cái chết của ngôi sao và lập hồ sơ về lỗ đen ở nơi xa xăm kia.

Hầu hết thiên hà lớn trong vũ trụ đều có tại trung tâm. Các nhà thiên văn học có thể dự đoán khá chính xác khối lượng của lỗ đen bằng cách nghiên cứu tác động của nó lên thiên hà. Tuy nhiên, lỗ đen còn một dữ liệu quan trọng khác ngoài khối lượng: sự quay. Trong khi việc ước tính khối lượng là khá dễ dàng, lực quay của lỗ đen lại chỉ mạnh ở vùng lân cận nó và không ảnh hưởng đáng kể đến các thiên hà xung quanh.

Kính viễn vọng không gian Chandra và Hubble của NASA, cũng như các thiết bị khác đã được sử dụng để nghiên cứu lỗ đen siêu lớn mã ASASSN-14li và xác định tốc độ quay của lỗ đen, một tính chất cơ bản mà giới thiên văn học rất khó đo được. Ảnh: NASA.

Nhưng nay, hệ thống ASSASN phát hiện được một manh mối trong các tia X đó, giúp chúng ta hiểu lỗ đen quay như thế nào. Cứ sau 131 giây, các tia X sẽ sáng hơn và mờ đi, khi khối lượng của ngôi sao bị xé toạc ra quay theo quỹ đạo ngày càng gần về phía chân trời sự kiện.

Vậy, lỗ đen quay nhanh như thế nào? Vẫn chưa thể xác định chính xác, điều này phụ thuộc nhiều vào khoảng cách gần của vật liệu ngôi sao với lỗ đen khi những tia X đó phát ra. Nhưng các nhà nghiên cứu hoài nghi rằng lỗ đen nói trên di chuyển với vận tốc bằng một nửa vận tốc ánh sáng.