Hình ảnh đầu tiên về hố đen ở trung tâm dải ngân hà Milky Way

Các nhà thiên văn học vừa công bố hình ảnh đầu tiên về lỗ đen siêu lớn ở trung tâm dải Ngân hà. Người ta đưa ra giả thuyết rằng có một lỗ đen ở trung tâm của thiên hà nhưng hình ảnh này cung cấp nhiều bằng chứng cho thấy đây là sự thật.

Hình ảnh được tiết lộ trong cuộc họp báo từ Washington, DC bởi Tổ chức Khoa học Hoa Kỳ với Sự hợp tác của Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện (Event Horizon). Hình ảnh được tạo ra bởi một nhóm nghiên cứu toàn cầu có tên là Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, sử dụng các quan sát từ một mạng lưới kính thiên văn vô tuyến trên toàn thế giới.

Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF) nói rằng đây là một cái nhìn được mong đợi từ lâu về vật thể khổng lồ ở trung tâm của Dải Ngân hà, thiên hà mà Hệ thống Sol của Trái đất cư trú. NSF nói rằng các nhà khoa học trước đây đã nhìn thấy các ngôi sao quay xung quanh một thứ gì đó khổng lồ, nhỏ gọn, nhưng không nhìn thấy được ở trung tâm thiên hà, điều này gợi ý rõ ràng về một lỗ đen.

Hình ảnh này là bằng chứng trực quan đầu tiên cho thấy vật thể, được gọi là Nhân Mã A * (Sgr A *), thực sự là một lỗ đen siêu lớn.

Giống như trường hợp của hình ảnh lỗ đen trước đó – cũng được chụp bằng EHT vào năm 2019 – hình ảnh không thực sự hiển thị bản thân lỗ đen vì nó hoàn toàn tối. Các lỗ đen hấp thụ tất cả ánh sáng, nhưng khí phát sáng xung quanh lỗ cho thấy một đặc điểm đáng chú ý của vật thể: vùng trung tâm tối (mà NSF cho biết được gọi là “bóng tối”) được bao quanh bởi một cấu trúc giống như vòng sáng. Lực hấp dẫn của hố này ước tính nặng gấp 4 triệu lần Mặt trời.

Tín dụng hình ảnh: Sự hợp tác của Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện

Nhà khoa học Geoffrey Bower của Dự án EHT tới từ Viện Thiên văn và Vật lý thiên văn, Academia Sinica, Đài Bắc (Taiwan), cho biết: “Chúng tôi đã rất ngạc nhiên khi thấy kích thước của chiếc vòng phù hợp với dự đoán từ Thuyết tương đối rộng của Einstein.

“Những quan sát chưa từng có này đã cải thiện đáng kể sự hiểu biết của chúng ta về những gì xảy ra ở chính trung tâm thiên hà của chúng ta và cung cấp những hiểu biết mới về cách các lỗ đen khổng lồ này tương tác với môi trường xung quanh chúng”.

Cách ảnh được chụp

Hố đen cách Trái đất khoảng 27.000 năm ánh sáng và để có được hình ảnh về nó, các nhà khoa học đã tạo ra EHT liên kết 8 đài quan sát vô tuyến hiện có trên khắp hành tinh để tạo thành một kính thiên văn ảo “có kích thước bằng Trái đất”, NSF giải thích. EHT được giao nhiệm vụ quan sát Sgr A * trong nhiều đêm và thu thập dữ liệu đồng thời hàng giờ đồng hồ, mà NSF cho biết về nguyên tắc tương tự như sử dụng độ phơi sáng lâu trên máy ảnh tiêu chuẩn.

Kiểu chụp ảnh này được coi là khó hơn đáng kể so với ảnh được chụp từ lỗ đen M87 * vào năm 2019 mặc dù Sgr A * ở gần hơn nhiều.

Nhà khoa học EHT Chi-kwan (‘CK’) Chan, từ Đài quan sát Steward và Cục Thiên văn học và Viện Khoa học Dữ liệu của Đại học Arizona, Hoa Kỳ, giải thích.

“Nhưng trong trường hợp khí mất vài ngày tới vài tuần để quay quanh M87 * lớn hơn, ở Sgr A * nhỏ hơn nhiều, nó hoàn thành một quỹ đạo chỉ trong vài phút. Điều này có nghĩa là độ sáng và kiểu khí xung quanh Sgr A * đang thay đổi nhanh chóng khi EHT Collaboration đang quan sát nó – giống như cố gắng chụp một tấm hình rõ ràng về một chú chó con đang nhanh chóng đuổi theo đuôi của nó.

NSF nói rằng các nhà nghiên cứu đã phải phát triển các công cụ mới để giải thích sự chuyển động của khí gas đó, trong khi M87 * dễ dàng hơn rất nhiều vì nó ổn định hơn và tất cả các hình ảnh được chụp nhìn gần như giống nhau. Ngược lại, hình ảnh của lỗ đen Sgr A * là một sự trung bình của các hình ảnh khác nhau mà nhóm nghiên cứu trích xuất được.

Nhà khoa học Keiichi Asada của EHT tới từ Viện Thiên văn và Vật lý thiên văn, Academia Sinica, Đài Bắc (Taiwan), cho biết: “Bây giờ chúng ta có thể nghiên cứu sự khác biệt giữa hai lỗ đen siêu lớn này để thu được những manh mối mới có giá trị về cách thức hoạt động của quá trình quan trọng này.

“Chúng tôi có hình ảnh cho hai lỗ đen – một ở đầu lớn và một ở đầu nhỏ của lỗ đen siêu lớn trong Vũ trụ – vì vậy, chúng tôi có thể tiến xa hơn trong việc kiểm tra xem trọng lực hoạt động như thế nào trong những môi trường khắc nghiệt này hơn bao giờ hết”.

Kết quả đầy đủ của nhóm EHT đang được công bố trên một số đặc biệt của Tạp chí Vật lý Thiên văn ngày hôm nay.

Tín dụng hình ảnh: Sự hợp tác của Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện