Lỗ đen trung tâm của Dải Ngân hà đang bắn bức xạ cực mạnh vào Trái đất cứ sau 76 phút

Trong  1 nghiên cứu mới đây được đăng lên arXiv, bộ đôi nhà vật lý thiên văn tại Đại học Tự trị Quốc gia Mexico đã tìm ra câu trả lời cho việc 1 thứ gì đó siêu lớn ở trung tâm Dải Ngân hà đang bắn những luồng tia gamma năng lượng cao đều đặn về phía Trái Đất. Theo đó, họ kết luận rằng các vụ nổ bức xạ phát ra từ một khối khí quay quanh lỗ đen với tốc độ gần bằng 1/3 tốc độ ánh sáng. Những phát hiện của nhóm có thể giải quyết một bí ẩn liên quan đến lỗ đen trung tâm của Dải Ngân hà – có tên chính thức là Sagittarius A* (Sgr A*) và “nằm cách Trái đất khoảng 26.700 năm ánh sáng” – điều đã khiến các nhà thiên văn học bối rối trong hai năm qua.

 

Hình ảnh của Nhân Mã A*, lỗ đen ở trung tâm Dải Ngân hà, được chụp bởi Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện. (Nguồn hình ảnh: Cộng tác EHT)

Các xung bức xạ tia gamma từ xung quanh Sgr A* được phát hiện lần đầu tiên trên Trái đất vào năm 2021. Tuy nhiên, nhóm quan sát biết rằng bức xạ không thể đến từ bên trong lỗ đen siêu lớn. Bởi vì tất cả các lỗ đen đều bị ràng buộc bởi một vùng gọi là chân trời sự kiện, vùng này đánh dấu điểm mà ngoài đó không có gì,   kể cả ánh sáng, và cần có vận tốc cần thiết nếu thứ gì đó muốn thoát khỏi sức mạnh to lớn của trọng lực lỗ đen. Điều này có nghĩa là lỗ đen không tự phát ra bức xạ, do đó tia gamma phải đến từ môi trường của Sgr A*.

Các lỗ đen siêu lớn khác được biết là phát ra bức xạ mạnh từ môi trường xung quanh ngay lập tức khi ảnh hưởng hấp dẫn của chúng tạo ra các điều kiện hỗn loạn trong khí và bụi, tạo thành một cấu trúc gọi là đĩa bồi tụ. Khi các lỗ đen ăn vật chất này, đĩa bồi tụ sẽ phát ra ánh sáng trải dài trong phổ điện từ,  từ sóng vô tuyến năng lượng thấp đến tia gamma năng lượng cao .

Tuy nhiên, điều này không thể giải thích cho tia gamma từ Sgr A*, vì lỗ đen của Dải Ngân hà được bao quanh bởi rất ít vật chất và đang cung cấp năng lượng chậm đến mức tương đương với cho con người sống bằng chế độ ăn một hạt gạo mỗi triệu năm, theo nhà thiên văn học Chris Impey của Đại học Arizona, người không tham gia vào nghiên cứu .

 

Quang cảnh phát xạ tia X bí ẩn được phát hiện gần lỗ đen trung tâm của Dải Ngân hà. Những điều này có thể liên quan đến việc phát hiện tia gamma mới từ cùng một khu vực.(Nguồn hình ảnh: NASA/JPL-Caltech)

Các nhà nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian, tia Gamma Fermi được thu thập từ tháng 6 đến tháng 12 năm 2022 nhằm mục đích khám phá nguồn gốc của những tia gamma này.

Bộ đôi này đã tìm kiếm dữ liệu Fermi công khai để phát hiện các mô hình tuần hoàn trong phát xạ tia gamma. Họ phát hiện ra rằng các xung phát ra từ gần Sgr A* khoảng 76,32 phút một lần. Chu kỳ phát xạ này bằng một nửa thời gian giữa các xung bức xạ tia X cũng được thấy đến từ vùng lân cận lỗ đen siêu lớn của Dải Ngân hà, cho thấy hai phát xạ này hòa hợp và có thể có liên quan với nhau.

"Sự trùng hợp về tính tuần hoàn đa bước sóng trong tia X và tia gamma hướng tới một cơ chế vật lý duy nhất tạo ra nó" nhóm đã viết trong bài báo.

Sự phát hiện này được các nhà khoa học gọi là "cơ chế vật lý dao động độc nhất"; họ kết luận rằng cả tia gamma và tia X đều được phát ra bởi một "đốm màu" của khí đang xoáy quanh Sgr A* với tốc độ khoảng 30% tốc độ ánh sáng  —  hoặc khoảng 200 triệu mph (320 triệu km/h). Họ cho rằng khối vật chất đang tăng tốc này đang phát ra ánh sáng qua nhiều bước sóng bức xạ khi nó quay quanh Sgr A*, bùng phát định kỳ khi quỹ đạo của nó chuyển động.

Khám phá này có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về môi trường xung quanh các lỗ đen siêu lớn, đặc biệt là các ví dụ ít đói hơn, chẳng hạn như lỗ đen ở trung tâm Dải Ngân hà.