Một hình ảnh mới do kính viễn vọng không gian James Webb của NASA chụp được đã mang đến cái nhìn chưa từng có về một hố đen nằm sâu trong thiên hà Circinus, một thiên hà xoắn ốc cách Trái Đất khoảng 13 triệu năm ánh sáng.
Hình ảnh mới từ Kính viễn vọng không gian James Webb, kết hợp với một hình ảnh từ Kính viễn vọng không gian Hubble của NASA, cho thấy vật chất nóng, nhiều bụi đang cung cấp năng lượng cho hố đen. Ảnh: NASA Phát hiện này không chỉ mang giá trị hình ảnh ấn tượng mà còn giúp các nhà khoa học giải mã một bí ẩn tồn tại suốt nhiều thập kỷ liên quan đến nguồn bức xạ hồng ngoại bí ẩn quanh các hố đen siêu khối lượng.
Giải mã bí ẩn tồn tại suốt nhiều thập kỷ
Circinus là một trong những thiên hà hoạt động gần Trái Đất nhất, với lõi chứa một hố đen siêu khối lượng đang “ăn” vật chất xung quanh.
Trong nhiều năm qua, các nhà thiên văn học đã quan sát thấy tại khu vực gần hố đen này tồn tại một nguồn phát xạ hồng ngoại cực mạnh.
Trước đây, giới khoa học tin rằng nguồn ánh sáng đó đến từ các luồng vật chất siêu nóng bị hố đen đẩy văng ra ngoài, còn gọi là các dòng phun.
Tuy nhiên, những giả thuyết này vẫn chưa thể giải thích trọn vẹn lượng bức xạ hồng ngoại dư thừa mà các kính thiên văn ghi nhận được. Điều này khiến Circinus trở thành một trong những bài toán khó nhất trong nghiên cứu hố đen hoạt động.
Cái chết dữ dội của một ngôi sao: Những khoảnh khắc choáng ngợp ‘đổ nát vũ trụ’
Bước ngoặt đến khi các nhà khoa học kết hợp hình ảnh mới từ Kính viễn vọng James Webb với dữ liệu quan sát trước đó của kính viễn vọng không gian Hubble.
Theo NASA, sự kết hợp này cho thấy vật chất nóng và đầy bụi xung quanh hố đen không phải đang bị thổi ra ngoài như từng nghĩ, mà thực chất đang rơi vào và nuôi dưỡng chính hố đen.
Nhà khoa học Enrique López-Rodríguez, tác giả chính của nghiên cứu đến từ Đại học South Carolina, cho biết: từ những năm 1990, giới nghiên cứu đã không thể lý giải lượng phát xạ hồng ngoại dư thừa phát ra từ lõi các thiên hà hoạt động.
Các mô hình lý thuyết trước đây chỉ tính đến một trong hai yếu tố: hoặc là vành bụi hình xuyến, hoặc là các dòng phun vật chất, nhưng không mô hình nào giải thích được đầy đủ phần bức xạ vượt trội này.
Xung quanh hố đen siêu khối lượng là một cấu trúc được gọi là “vành xuyến”, một vòng khí và bụi dày đặc có hình dạng giống chiếc bánh donut. Từ vành xuyến này, vật chất dần rơi vào trong, tạo thành một cấu trúc phẳng gọi là đĩa bồi tụ.
NASA ví quá trình này giống như nước xoáy quanh miệng cống. Khi vật chất quay ngày càng nhanh, ma sát làm nhiệt độ trong đĩa tăng lên đến mức phát sáng dữ dội.
Ánh sáng từ đĩa bồi tụ có thể rực rỡ đến mức che lấp hoàn toàn các chi tiết ở trung tâm thiên hà, đặc biệt khi quan sát từ Trái Đất.
Thách thức quan sát và vai trò then chốt của James Webb
Việc quan sát lõi thiên hà Circinus vốn đã khó khăn, lại càng phức tạp hơn do ánh sáng mạnh từ các ngôi sao xung quanh che khuất tầm nhìn.
Để vượt qua rào cản này, kính viễn vọng James Webb đã sử dụng một công cụ đặc biệt mang tên Aperture Masking Interferometer (Giao thoa kế che khẩu độ).
Phát hiện gây chấn động: Hành tinh ‘tự do’ cách Trái Đất gần 10.000 năm ánh sáng Theo NASA, công cụ này cho phép Webb hoạt động như một mạng lưới gồm nhiều kính thiên văn nhỏ kết hợp với nhau, tạo ra các vân giao thoa ánh sáng.
Hệ thống này sử dụng một khẩu độ đặc biệt có bảy lỗ nhỏ hình lục giác, giúp kiểm soát chính xác lượng ánh sáng và hướng ánh sáng đi vào các cảm biến, tương tự như kỹ thuật trong nhiếp ảnh chuyên nghiệp.
Từ các vân giao thoa thu được, nhóm nghiên cứu đã tái tạo thành công hình ảnh chi tiết của vùng trung tâm thiên hà Circinus.
Để đảm bảo độ chính xác, họ còn đối chiếu dữ liệu mới với các quan sát trước đây nhằm loại bỏ sai số.
Kết quả là lần đầu tiên trong lịch sử, một kính giao thoa hồng ngoại đặt trong không gian đã quan sát được một thiên hà ngoài Ngân Hà. Đây cũng là hình ảnh sắc nét nhất từng được James Webb ghi lại về môi trường xung quanh một hố đen siêu khối lượng.
NASA cho biết, dù bí ẩn về nguồn phát xạ hồng ngoại dư thừa của thiên hà Circinus đã được làm sáng tỏ, vũ trụ vẫn còn chứa hàng tỷ hố đen khác chưa từng được nghiên cứu chi tiết.
Mỗi hố đen là một phòng thí nghiệm tự nhiên, giúp con người hiểu sâu hơn về sự hình thành và tiến hóa của các thiên hà.
Hình ảnh mới từ James Webb không chỉ là một thành tựu công nghệ, mà còn mở ra cánh cửa cho những khám phá sâu hơn về những vật thể bí ẩn nhất trong vũ trụ, nơi không gian, thời gian và vật chất bị bẻ cong đến giới hạn cực đoan nhất.
(Theo NY Post, Space)