Một lỗ đen siêu lớn đang hoạt động là một trong những kỳ quan vĩ đại nhất của vũ trụ. Vật thể dày đặc, vô hình, có khối lượng gấp hàng tỷ lần Mặt trời của chúng ta, được bao quanh bởi một đĩa xoáy khổng lồ và một vòng vật chất cháy rực khi nó xoắn ốc vào trung tâm lỗ đen. Nhưng những thứ này lớn đến mức nào cấu trúc?
Lần đầu tiên, việc phát hiện rõ ràng ánh sáng cận hồng ngoại đã tiết lộ vùng ngoại vi của một đĩa bồi tụ khổng lồ bao quanh một lỗ đen siêu lớn có khối lượng gấp hàng trăm triệu lần Mặt trời trong một thiên hà có tên III Zw 002, nằm cách 1,17 tỷ ánh sáng- nhiều năm nữa.
Những khám phá này, dẫn đầu bởi nhà thiên văn học Denimara Díaz dos Santos thuộc Viện Nghiên cứu Vũ trụ Quốc gia ở Brazil, đã tiết lộ một đĩa bồi tụ cách lỗ đen khoảng 52 ngày ánh sáng. Phép đo này sẽ cung cấp sự hiểu biết tốt hơn về cách các lỗ đen khổng lồ cung cấp năng lượng.
Vật chất xung quanh lỗ đen rất khó tái tạo. Bất chấp kích thước và độ sáng của vật chất xung quanh, khoảng cách giữa chúng ta và thiên hà của chúng khiến chúng vẫn còn quá nhỏ để có thể phân biệt được nhiều chi tiết. Không thể chụp ảnh vật liệu một cách trực tiếp, ánh sáng thu được từ thiên hà xung quanh sẽ được phân tích để tìm các dấu hiệu cụ thể cho thấy sự hiện diện của đĩa bồi tụ.
Một trong những dấu hiệu này được gọi là đỉnh kép trong phổ bức xạ. Điều này xảy ra như là kết quả của sự luân chuyển. Sự phát xạ là ánh sáng phát ra khi một nguyên tử bị kích thích mất năng lượng, năng lượng này biểu hiện dưới dạng ánh sáng, bước sóng của ánh sáng này phụ thuộc vào nguyên tố của nguyên tử. Bây giờ hãy tưởng tượng đĩa bồi tụ xung quanh lỗ đen giống như một bản ghi trên máy ghi âm. Một phần của đĩa di chuyển về phía bạn, phần kia di chuyển ra xa bạn. Phần của đĩa chuyển động về phía chúng ta sẽ đẩy ánh sáng khiến bước sóng bị rút ngắn lại, trong khi phần chuyển động ra xa chúng ta sẽ kéo dài chúng. Điều này có nghĩa là bức xạ của một nguyên tố nhất định xuất hiện ở hai bước sóng, tạo ra một đỉnh kép trong quang phổ.
Các đỉnh kép xung quanh lỗ đen siêu lớn đã được phát hiện trước đây, nhưng những phát hiện trước đó đến từ một điểm tương đối gần với lỗ đen, được gọi là vùng đường hẹp. Điều này không cung cấp nhiều thông tin về toàn bộ phạm vi của đĩa bồi tụ.
Díaz dos Santos và các đồng nghiệp của ông đã tìm thấy hai đỉnh kép – và cả hai đều không nằm ở vùng đường hẹp mà ở xa lỗ đen hơn nhiều, trong cái gọi là vùng đường rộng của đĩa bồi tụ. Đây là lần phát hiện đầu tiên các đỉnh kép trong vùng vạch rộng và là lần phát hiện đầu tiên các đỉnh kép bằng thiết bị cận hồng ngoại. Nhà vật lý thiên văn Alberto Rodríguez-Ardila thuộc Phòng thí nghiệm Vật lý Thiên văn Quốc gia ở Brazil cho biết: “Lần đầu tiên việc tìm thấy các mặt cắt đỉnh kép như vậy đặt ra những hạn chế khó khăn đối với hình học của một khu vực mà không thể xác định được bằng cách khác”. “Và bây giờ chúng tôi có bằng chứng rõ ràng về quá trình cung cấp dinh dưỡng và cấu trúc bên trong của một thiên hà đang hoạt động.”
Đỉnh kép đầu tiên, tính từ phần bên trong của vùng vạch rộng, thuộc về hydro. Các mô phỏng cho thấy nó cách lỗ đen 16,77 ngày ánh sáng. Lượng oxy được phát hiện thứ hai là từ vùng ngoại ô của khu vực, cách lỗ đen khoảng 18,86 ngày ánh sáng. Các mô phỏng cũng cho thấy vùng đường rộng kéo dài tới bán kính 52,43 ngày ánh sáng tính từ lỗ đen. Đây là 9,078 đơn vị thiên văn. Để so sánh, Sao Diêm Vương cách Mặt trời 40 AU.
Điều đó có vẻ rất lớn, và đối với chúng tôi là như vậy, nhưng nó phù hợp với những nỗ lực đo kích thước của các đĩa bồi tụ bằng cách sử dụng tiếng vang của ánh sáng bật ra khỏi mép trong của hình xuyến, một kích thước mà các nhà nghiên cứu gọi là "nhỏ gọn" trong bài báo của họ. Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục quan sát thiên hà để xem liệu hành vi hiện tại của nó có phù hợp với dự đoán của họ hay không.
Đọc thêm: