Bằng cách kết hợp dữ liệu từ Đài quan sát tia X Chandra và Kính viễn vọng Không gian James Webb, các nhà khoa học đã phát hiện dấu vết một hố đen khổng lồ bên trong một thiên hà hơn 13 tỷ năm tuổi.
Trong thông báo ngày 7/11, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) cho biết hố đen này đang ở giai đoạn phát triển ban đầu - điều vốn chưa từng được chứng kiến trước đây.
Theo NASA, kết quả này có thể giải thích cách thức hình thành một số hố đen siêu lớn đầu tiên trong vũ trụ.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện hố đen nói trên trong thiên hà UHZ1 cùng hướng với cụm thiên hà Abell 2744, nằm cách Trái Đất 3,5 tỷ năm ánh sáng.
Ngoài ra, những dữ liệu do kính viễn vọng James Webb thu thập cho thấy thiên hà UHZ1 có vị trí ở xa hơn nhiều so với cụm thiên hà Abell 2744, ở cách Trái Đất 13,2 tỷ năm ánh sáng, ở thời điểm vũ trụ chỉ bằng 3% so với tuổi hiện tại.
Ánh sáng từ UHZ1 được phát ra cách đây 13,2 tỷ năm, khoảng 470 triệu năm sau vụ nổ Big Bang (mô hình vũ trụ học nổi bật miêu tả giai đoạn sơ khai của sự hình thành vũ trụ).
Theo quan sát của NASA, hố đen siêu lớn nằm ở lõi của UHZ1 có khối lượng gần bằng toàn bộ thiên hà cộng lại, tác giả chính Akos Bogdan, nhà vật lý thiên văn tại Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian cho biết.
Phát hiện này có thể giúp giải quyết bí ẩn vũ trụ về các hố đen siêu lớn, dường như đã tồn tại ở các thiên hà trong kỷ nguyên sớm nhất của vũ trụ, không lâu sau vụ nổ Big Bang.
Theo thiên văn học, hố đen có hai loại: khối lượng sao và siêu khối lượng. Các hố đen có khối lượng sao có thể nặng gấp khoảng 10 đến 100 lần khối lượng Mặt Trời.
Một hố đen siêu khối lượng, một thuật ngữ không hề cường điệu chút nào, có thể nặng hơn hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ lần.
Sự cư trú của những hố đen khổng lồ trong lõi của hầu hết các thiên hà - bao gồm cả thiên hà của chúng ta - đã khiến các nhà vật lý thiên văn say mê tìm kiếm, một phần vì nguồn gốc bí ẩn của các hố đen này.
Báo cáo mới không thể giải quyết hoàn toàn vấn đề, nhưng nó chứng minh rõ ràng rằng ít nhất đối với thiên hà UHZ1, hố đen siêu lớn không phát triển dần dần mà có kích thước siêu lớn ngay từ đầu.
[Kính viễn vọng Hubble phát hiện “hố đen ẩn” hiếm gặp trong Dải Ngân hà]
Các nhà khoa học vũ trụ vẫn còn tranh luận về hai lý thuyết trái ngược giải thích nguồn gốc của các hố đen siêu lớn, được gọi là hạt giống nhẹ và hạt giống nặng.
Trong lý thuyết hạt giống nhẹ, một ngôi sao sẽ sụp đổ thành một hố đen có khối lượng sao và phát triển theo thời gian cho đến khi đạt đến trạng thái siêu khối lượng.
Nhưng trong lý thuyết hạt giống nặng, một đám mây khí khổng lồ, chứ không phải một ngôi sao riêng lẻ, mới là tác nhân gây ra sự sụp đổ. Khi đám mây ngưng tụ và lực hấp dẫn hoạt động, hố đen hình thành ở quy mô siêu lớn.
“Trong trường hợp này, chúng ta có thể nói chắc chắn rằng hố đen này đến từ một hạt giống nặng,” nhà vật lý thiên văn Bogdan nói.
Tuy nhiên, nó chỉ là một thiên hà và chỉ đem lại một điểm dữ liệu nên bản thân nó sẽ không giải quyết được cuộc tranh luận.
Zoltan Haiman, Giáo sư Thiên văn học và Vật lý tại Đại học Columbia, người nghiên cứu các thiên hà sơ khai, cho biết: “Thực sự không thể ngoại suy từ nguồn dữ liệu duy nhất này cho toàn bộ các thiên hà.”
Haiman cho biết mô hình hạt giống nặng có thể bao gồm sự hình thành một ngôi sao khổng lồ duy nhất bên trong đám mây đang sụp đổ, sau đó ngôi sao này sẽ sụp đổ sâu hơn vào hố đen.
Đây vừa là điều bí ẩn, đồng thời lại rất cần thiết cho sự hiểu biết khoa học về cách vũ trụ hình thành như ngày nay.
Là một kính thiên văn hồng ngoại, James Webb cho phép các nhà thiên văn học nhìn sâu hơn vào không gian và quay ngược thời gian xa hơn, thu thập ánh sáng từ thời điểm ngay sau khi những ngôi sao đầu tiên bắt đầu chiếu sáng vũ trụ và hình thành các thiên hà./.
