Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) đã đạt được một phát hiện quan trọng khi ghi nhận những hố đen đầu tiên đang ‘ngốn’ các ngôi sao trong các thiên hà bị bụi vũ trụ che khuất. Thông tin này được công bố trong một nghiên cứu trên tạp chí Astrophysical Journal Letters vào ngày 1/8.

Sử dụng khả năng quan sát hồng ngoại vượt trội của mình, JWST đã có thể nhìn xuyên qua lớp bụi dày đặc để phát hiện ra các sự kiện hiếm gọi là TDE (tidal disruption event), xảy ra khi một ngôi sao bị kéo vào quá gần một hố đen và bị kéo giãn thành đĩa khí nóng trước khi bị nuốt chửng.

Thông thường, TDE được phát hiện thông qua bức xạ tia X, cực tím hoặc ánh sáng khả kiến phát ra từ khí sao bị nung nóng. Tuy nhiên, trong môi trường đầy bụi, các tín hiệu này gần như bị chặn hoàn toàn.

Nhưng JWST đã tận dụng được khả năng phát ra ánh sáng hồng ngoại của bụi vũ trụ sau khi hấp thụ năng lượng, cho phép kính viễn vọng này phát hiện ra các tín hiệu đặc trưng.

Tiến sĩ Megan Masterson, nhà vật lý thiên văn tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), cho biết JWST gần như là cách duy nhất để nghiên cứu các hố đen đang ăn sao nhưng bị bụi che kín.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng JWST để tập trung vào 4 trường hợp tiềm năng và phát hiện ra các nguyên tử bị ion hóa mạnh – một dấu hiệu rõ ràng cho thấy có bức xạ năng lượng cao từ hố đen đang hoạt động. Đồng thời, dấu vết của bụi silicat cũng cho thấy các sự kiện này nhiều khả năng liên quan đến các hố đen ‘ngủ yên’ vừa tỉnh dậy để ‘ăn nhẹ’ một ngôi sao.

Mô phỏng máy tính sau đó đã xác nhận các quan sát của JWST hoàn toàn phù hợp với kịch bản TDE.

Phát hiện này không chỉ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách các hố đen hoạt động trong môi trường nhiều bụi – vốn chiếm phần lớn vũ trụ, mà còn mở ra một phương pháp mới để ‘nhìn thấy’ những hố đen từ trước đến nay gần như vô hình.

Một nghiên cứu mới đây đã công bố phát hiện về vụ va chạm giữa hai hố đen với quy mô lớn nhất từ trước đến nay, được ký hiệu là GW231123. Sự kiện này được coi là vụ hợp nhất hố đen lớn nhất từng được ghi nhận, với mỗi hố đen có khối lượng gấp hàng trăm lần khối lượng Mặt Trời. Vụ va chạm này đã được phát hiện bởi nhóm các nhà thiên văn học khi sử dụng Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO).

Những gợn sóng mờ nhạt trong không-thời gian sinh ra từ vụ va chạm giữa hai hố đen đã được quan sát thấy. Các nhà vật lý gọi những gợn sóng này là sóng hấp dẫn. Sóng hấp dẫn đã được dự đoán bởi Albert Einstein vào năm 1915 trong thuyết tương đối rộng, nhưng ông cho rằng chúng quá yếu nên các công nghệ của con người chưa thể phát hiện. Tuy nhiên, đến năm 2016, LIGO lần đầu tiên ghi nhận được chúng trong một vụ va chạm giữa hai hố đen.

Kể từ lần phát hiện đầu tiên, LIGO cùng các thiết bị đồng hành, gồm Virgo ở Ý và KAGRA ở Nhật Bản, đã ghi nhận khoảng 300 vụ hợp nhất hố đen. Tuy nhiên, GW231123 là trường hợp đặc biệt trong số hơn 300 vụ hợp nhất đã được ghi nhận, không chỉ vì quy mô khổng lồ của vụ va chạm.

Các hố đen riêng lẻ này đặc biệt bởi chúng có khối lượng nằm trong khoảng mà các nhà khoa học không nghĩ rằng chúng được tạo ra từ cái chết của các ngôi sao. Chưa dừng lại ở đó, hai hố đen này còn có khả năng quay gần như với tốc độ tối đa cho phép về mặt vật lý.

GW231123 đặt ra một thách thức lớn đối với hiểu biết hiện tại của chúng ta về quá trình hình thành hố đen. Theo thuyết tương đối rộng của Einstein, lực hấp dẫn là sự uốn cong của không-thời gian, buộc các vật thể phải di chuyển theo những đường cong trong không gian.

Tuy nhiên, theo chuyên gia Mark Hannam, những sóng hấp dẫn này lại vô cùng yếu và các nhà khoa học đang gặp hạn chế về những thông tin chúng có thể cung cấp. Chẳng hạn, hiện vẫn chưa xác định được chính xác khoảng cách của GW231123 so với Trái Đất, nó có thể cách chúng ta tới 12 tỷ năm ánh sáng.

Tuy vậy, nhà khoa học Hannam cho biết nhóm nghiên cứu tự tin về khối lượng của hai hố đen, được ước tính lần lượt là gấp khoảng 100 và 140 lần khối lượng Mặt Trời. Những con số này đã khiến giới khoa học bối rối.

Có những cơ chế tiêu chuẩn hình thành hố đen, đó là khi một ngôi sao cạn nhiên liệu, chết và sụp xuống. Nhưng có một khoảng khối lượng mà các nhà khoa học cho rằng không thể hình thành hố đen theo cách đó và các hố đen trong GW231123 lại nằm chính giữa khoảng khối lượng đó.

Do đó, câu hỏi đặt ra là chúng được hình thành bằng cách nào? Điều đó khiến chúng trở nên vô cùng thú vị. Một đặc điểm đáng chú ý khác của GW231123 là tốc độ quay quanh nhau cực kỳ nhanh của hai hố đen.

Cho đến nay, phần lớn các hố đen mà chúng tôi phát hiện thông qua sóng hấp dẫn đều quay tương đối chậm. Điều này cho thấy GW231123 có thể được hình thành theo một cơ chế khác so với các vụ hợp nhất từng quan sát trước đó, hoặc cũng có thể là dấu hiệu cho thấy các mô hình hiện tại của chúng ta cần được điều chỉnh.

Theo Giáo sư Mark Hannam, tốc độ quay nhanh như vậy rất khó hình thành trong điều kiện thông thường nhưng lại củng cố giả thuyết rằng hai hố đen trong sự kiện này có thể đã trải qua những vụ hợp nhất trước đó vì hố đen từng hợp nhất thường có xu hướng quay nhanh hơn.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã đạt được thành tựu đáng kể trong lĩnh vực khám phá vũ trụ khi phát hiện ra một vật thể song sinh đã chết của ngôi sao nổi tiếng Betelgeuse, thường được gọi là ‘quái vật sắp nổ’. Betelgeuse là một trong những ngôi sao lớn nhất và sáng nhất trên bầu trời Trái Đất, với khối lượng lớn hơn 16,5-19 lần so với Mặt Trời và bán kính lớn hơn 764 lần.

Betelgeuse hiện đang ở giai đoạn cuối cùng của vòng đời, được gọi là giai đoạn ‘sao khổng lồ đỏ’, và dự kiến sẽ nổ trong thời gian tới, có thể trong năm nay hoặc trong 100.000 năm tới. Ngoài ra, Betelgeuse cũng là một sao biến quang, với ánh sáng từ nó liên tục thay đổi theo thời gian. Các nhà khoa học đã và đang tìm hiểu nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi độ sáng này.

Sau một thời gian nghiên cứu, các nhà khoa học đã phát hiện ra thủ phạm của sự thay đổi độ sáng của Betelgeuse là một ‘bóng ma’ quay quanh ngôi sao này. ‘Bóng ma’ này có thể là thứ đôi khi cản bớt ánh sáng từ ngôi sao này chiếu đến Trái Đất. Đó là một ngôi sao song sinh, ra đời cùng lúc với Betelgeuse, nhưng đã chết từ rất lâu và trở nên rất mờ nhạt.

Ngôi sao chết này được đặt tên là Siwarha, có khối lượng gấp khoảng 1,6 lần Mặt Trời, quay quanh Betelgeuse với khoảng cách quỹ đạo là 4 đơn vị thiên văn và chu kỳ quỹ đạo là 5,94 năm. Phát hiện này đến từ các quan sát của Đài thiên văn Gemini, một hệ thống gồm 2 kính viễn vọng đặt tại Hawaii (Mỹ) và Chile.

Điều đáng chú ý là cặp vật thể khổng lồ này nằm cách Trái Đất tận 548 năm ánh sáng và Betelgeuse đã chết nên cực kỳ mờ nhạt. Tuy nhiên, phát hiện này đã mở ra một trang mới trong việc khám phá vũ trụ và hiểu rõ hơn về vòng đời của các ngôi sao. Việc nghiên cứu các ngôi sao như Betelgeuse và Siwarha giúp chúng ta có thêm kiến thức về quá trình hình thành và phát triển của vũ trụ.

Các nhà khoa học tiếp tục theo dõi và nghiên cứu Betelgeuse cũng như các ngôi sao khác để có thể dự đoán chính xác hơn thời điểm vụ nổ của ngôi sao này diễn ra. Đồng thời, việc khám phá vũ trụ cũng có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về những bí ẩn còn tồn tại trong vũ trụ.

Thông tin chi tiết về phát hiện này có thể được tìm thấy trên các trang web của các tổ chức vũ trụ và thiên văn học nổi tiếng, như NASA và ESO.

Các nhà khoa học sử dụng hệ thống kính viễn vọng vô tuyến mạnh mẽ CHIME tại Canada đã phát hiện một vật thể vũ trụ hiếm và độc đáo, được đặt tên là ‘kỳ lân vũ trụ’. Vật thể này, còn gọi là CHIME J1634+44 hoặc ILT J163430+445010, thuộc lớp thiên thể ‘Biến động vô tuyến chu kỳ dài’ (LPT), phát ra các đợt sóng vô tuyến lặp lại theo thang thời gian từ vài phút đến vài giờ.

Điều khiến CHIME J1634+44 trở nên kỳ lạ là chu kỳ phát xạ sóng vô tuyến của nó có hai chu kỳ riêng biệt: một là 841 giây (hơn 14 phút) và một là 4206 giây (khoảng 70 phút), với chu kỳ thứ cấp dài hơn chính xác 5 lần so với chu kỳ chính. Sự độc đáo trong chu kỳ phát xạ của ‘kỳ lân vũ trụ’ đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, những người đang cố gắng hiểu rõ hơn về bản chất của vật thể này.

Đặc biệt, tốc độ quay của vật thể này đang tăng nhanh, trái ngược với quy luật thông thường của các sao xung – dạng quay nhanh của sao neutron. Thông thường, sao xung có tốc độ quay giảm dần do mất năng lượng. Tuy nhiên, ‘kỳ lân vũ trụ’ lại đang quay nhanh hơn, cho thấy có một cơ chế nào đó đang cung cấp năng lượng cho nó.

Các chuyên gia đưa ra giả thuyết rằng ‘kỳ lân vũ trụ’ có thể là một hệ thống bao gồm một sao neutron và một thiên thể bí ẩn khác đang quay quanh nhau. Thiên thể đồng hành này có thể là một sao neutron khác, một sao lùn trắng hoặc một sao lùn nâu. Có khả năng sao neutron đang ‘ăn thịt’ dần người bạn đồng hành, điều này đã tiếp cho nó thêm năng lượng để quay nhanh hơn.

Để hiểu rõ hơn về ‘kỳ lân vũ trụ’, các nhà khoa học sẽ tiếp tục quan sát và nghiên cứu vật thể này. Việc phát hiện ra các vật thể độc đáo như CHIME J1634+44 giúp mở rộng kiến thức của chúng ta về vũ trụ và các hiện tượng thiên văn phức tạp. Thông qua việc nghiên cứu các vật thể như ‘kỳ lân vũ trụ’, chúng ta có thể tìm ra các manh mối về sự tiến hóa của vũ trụ và các quy luật vật lý chi phối các hiện tượng thiên văn.

Hiện tại, các nhà khoa học vẫn chưa có đủ thông tin để xác định chính xác bản chất của ‘kỳ lân vũ trụ’. Tuy nhiên, việc phát hiện ra vật thể này đã mở ra một hướng nghiên cứu mới và thú vị trong lĩnh vực thiên văn học. Với sự phát triển của công nghệ và kỹ thuật quan sát, chúng ta có thể hy vọng sẽ khám phá được nhiều bí mật về vũ trụ trong tương lai.