Các thiên hà lùn cho chúng ta manh mối về nguồn gốc của các lỗ đen siêu lớn

Từ dữ liệu từ một cuộc khảo sát vũ trụ trên quy mô lớn, các nhà thiên văn học đã tìm thấy hơn 100 thiên hà lùn với các đặc điểm cho thấy chúng chứa những lỗ đen khổng lồ hấp thu bụi khí xung quanh những thiên hà. Phát hiện này đặt ra một giả định phổ biến rằng chỉ những thiên hà lớn hơn nhiều mới giữ được những con " quái vật của vũ trụ " như vậy và có thể giúp giải quyết câu hỏi làm thế nào những lỗ đen như vậy bắt nguồn và phát triển trong vũ trụ sơ khai.

Thiên hà lùn NGC 4395, cách Trái đất khoảng 13 triệu năm ánh sáng, được biết là có một lỗ đen lớn gấp 300.000 lần so với Mặt trời. Đó là một ví dụ mẫu của một thiên hà nhỏ từng được cho là quá nhỏ để chứa một lỗ đen như vậy. Ảnh: David W. Hogg, Michael R. Blanton và Cộng tác khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan; NRAO / AUI / NSF.

"Chúng tôi đã chỉ ra rằng ngay cả các thiên hà lùn cũng có thể có những lỗ đen khổng lồ và chúng có thể phổ biến hơn so với những gì chúng ta suy nghĩ trước đây", Amy Reines, nhà thiên văn học thuộc Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO) cho biết. "Điều này thực sự thú vị bởi vì những thiên hà lùn này nắm giữ manh mối về nguồn gốc của 'hạt giống' đầu tiên của các lỗ đen siêu lớn trong vũ trụ sơ khai," cô nói. Reines và các đồng nghiệp của cô đã trình bày những phát hiện của họ trước cuộc họp của Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ tại Washington, DC.

Lỗ đen có " nồng độ khối lượng " dày đặc đến nỗi thậm chí ánh sáng không thể thoát khỏi lực hấp dẫn của chúng. Gần như tất cả các thiên hà "có kích thước đủ lớn" được biết là có các lỗ đen siêu lớn, lớn gấp hàng triệu hoặc hàng tỷ lần so với Mặt trời, ở lõi của chúng. Tuy nhiên, cho đến gần đây, các thiên hà nhỏ hơn được cho là không chứa các lỗ đen khổng lồ.

Reines, cùng với Jenny Greene của Đại học Princeton và Marla Geha của Đại học Yale, đã phân tích dữ liệu từ Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan và tìm thấy hơn 100 thiên hà lùn có mô hình phát xạ ánh sáng cho thấy sự hiện diện của các lỗ đen khổng lồ và quá trình "kiếm ăn" của chúng.

"Các thiên hà có kích thước tương đương với Đám mây Magellanic, các thiên hà vệ tinh lùn của Dải Ngân hà", Geha nói. "Trước đây, các thiên hà như vậy được cho là quá nhỏ để có những lỗ đen khổng lồ như vậy", cô nói thêm.

Trong vũ trụ gần đó, các nhà thiên văn học đã tìm thấy mối quan hệ trực tiếp giữa khối lượng của lỗ đen trung tâm của thiên hà và một "chỗ phình" ở trung tâm của nó. Điều này chỉ ra rằng các lỗ đen và phình có thể đã ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của nhau.

"Tìm ra những thiên hà nhỏ có lỗ đen khổng lồ này là một bước quan trọng để tìm hiểu cách thức các thiên hà và lỗ đen phát triển cùng nhau", Greene nói. "Những thiên hà lùn này là những thiên hà nhỏ nhất được biết đến là nơi chứa các lỗ đen khổng lồ và có thể cung cấp manh mối về cách các lỗ đen siêu lớn bắt đầu ngay từ đầu", cô nói thêm.

Trong khi các thiên hà lớn hơn ngày nay chứa các lỗ đen lớn gấp hàng triệu hoặc hàng tỷ lần so với Mặt trời, thì các thiên hà lùn trong nghiên cứu mới có các lỗ đen gấp khoảng 100.000 lần khối lượng Mặt trời. Các lỗ đen khổng lồ và khổng lồ khác biệt với các lỗ đen khối lượng lớn, chỉ một vài lần khối lượng của Mặt Trời, kết quả từ sự sụp đổ của một ngôi sao lớn vào cuối cuộc đời "bình thường" của nó.

Vẫn chưa rõ, các nhà khoa học cho biết, liệu các lỗ đen khổng lồ ban đầu bắt đầu như tàn dư của những ngôi sao cực kỳ lớn đầu tiên hay một số kịch bản khác về sự sụp đổ hàng loạt.

"Có được một cuộc điều tra tốt về số lượng các thiên hà lùn với các lỗ đen khổng lồ là bước đầu tiên quan trọng để giải quyết câu hỏi này", Reines nói.

theo Phys,