Thông qua Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA, một nhóm các nhà thiên văn học đã phát hiện ra những dòng vật chất mạnh mẽ nhất từng được chứng kiến trong vũ trụ. Chúng phát ra từ các chuẩn tinh và xé toạc không gian giữa các vì sao như sóng thần, tàn phá các thiên hà nơi có các chuẩn tinh.
Chuẩn tinh là gì và những cơn sóng thần vật chất phát ra từ nó
Khi lỗ đen nuốt chửng vật chất, khí nóng bao quanh nó và phát ra bức xạ cực mạnh, tạo ra chuẩn tinh. Chuẩn tinh là những thiên thể cực kỳ xa xôi, chứa các lỗ đen siêu lớn ở nhân thiên hà và có thể tỏa sáng gấp 1.000 lần so với các thiên hà chủ. Gió, được tạo ra bởi áp lực bức xạ cực nóng từ vùng lân cận của lỗ đen, đẩy vật chất ra khỏi vùng trung tâm của thiên hà. Những dòng chảy này có thể tăng tốc ngoạn mục đến gần vận tốc ánh sáng.
"Không có hiện tượng nào mang nhiều năng lượng cơ học hơn [hiện tượng này]. Trong vòng 10 triệu năm, những dòng chảy này tạo ra năng lượng gấp hàng triệu lần so với vụ nổ tia gamma", nghiên cứu viên chính Nahum Arav thuộc Virginia Tech ở Blacksburg, Virginia giải thích. "Những cơn gió chuẩn tinh đang đẩy các vật chất có khối lượng tương đương hàng trăm mặt trời mỗi năm. Lượng năng lượng cơ học mà những dòng chảy này mang theo cao gấp hàng trăm lần so với độ sáng của toàn bộ dải Ngân Hà - nơi có hệ Mặt trời của chúng ta”.
Các nhà thiên văn học đã nghiên cứu 13 dòng vật chất phát ra từ các chuẩn tinh và họ có thể theo dõi tốc độ của bụi khí bằng cách nhìn vào "dấu vết" của ánh sáng phát từ chúng. Dữ liệu tử ngoại của kính viễn vọng Hubble cho thấy các thuộc tính hấp thụ ánh sáng của vật chất dọc theo đường đi của tia sáng đã bị dịch chuyển trong quang phổ do chuyển động nhanh của bụi khí trong không gian. Điều này là do hiệu ứng Doppler, trong đó chuyển động của một vật thể làm nén hoặc kéo dài các bước sóng ánh sáng tùy thuộc vào việc nó đang đến gần hay đi xa khỏi chúng ta.
Bên cạnh việc đo các chuẩn tinh có năng lượng mạnh mẽ nhất từng được quan sát, nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra một dòng vật chất khác tăng tốc nhanh hơn bất kỳ dòng nào khác. Trong khoảng thời gian ba năm, dòng vật chất này tăng tốc từ gần 70 triệu km/h lên khoảng 74 triệu km/h. Các nhà khoa học tin rằng khả năng vận tốc của nó sẽ tiếp tục tăng theo thời gian.
-
- Hình mô phỏng Chuẩn tinh 3C 273. (Ảnh: Wikipedia)
Các cơn gió chuẩn tinh và các câu đố về vũ trụ học
Các cơn gió chuẩn tinh thổi vật chất bay xuyên qua đĩa của thiên hà. Trái với giả định là giúp hình thành các ngôi sao mới, vật chất đẩy ra này quét sạch thiên hà, khiến cho việc sinh ra ngôi sao chấm dứt. Bức xạ đẩy khí và bụi đến khoảng cách lớn hơn nhiều so với các nhà khoa học nghĩ trước đây, tạo ra một sự kiện trong toàn bộ thiên hà.
Khi sóng thần vũ trụ này dội vào vật chất giữa các vì sao, nhiệt độ ở mặt chấn động tăng vọt lên hàng tỷ độ. Tại mặt va chạm này, vật chất phát sáng chủ yếu bằng tia X, nhưng cũng có đầy đủ phổ ánh sáng. Bất cứ ai chứng kiến sự kiện này sẽ thấy một màn phô diễn thiên thể rực rỡ. "Bạn sẽ nhận được rất nhiều bức xạ đầu tiên trong phổ tia X và tia gamma, và sau đó nó sẽ phát triển dần dần thành ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại", ông Arav nói. "Bạn sẽ nhận được một màn trình diễn ánh sáng khổng lồ như cây thông Giáng sinh trên khắp thiên hà."
Nhiều mô phỏng về sự tiến hóa của thiên hà cho thấy những dòng chảy như vậy có thể giải thích một số câu đố vũ trụ quan trọng, chẳng hạn như tại sao các nhà thiên văn quan sát được rất ít thiên hà lớn trong vũ trụ và tại sao có mối quan hệ giữa khối lượng của thiên hà và khối lượng của lỗ đen trung tâm. Nghiên cứu này cho thấy dòng chảy vật chất mạnh mẽ như vậy có lẽ đã phổ biến trong vũ trụ sơ khai.
Nhà vũ trụ học nổi tiếng Jeremiah P. Ostriker của Đại học Columbia ở New York và Đại học Princeton ở New Jersey giải thích:
Trong nhiều thập kỷ, cả các nhà lý thuyết và nhà quan sát đều biết rằng có một quá trình vật lý nào đó ngăn chặn sự hình thành sao trong các thiên hà lớn, nhưng bản chất của quá trình đó là một bí ẩn. Việc đưa các dòng chảy vật chất [phát ra từ chuẩn tinh] vừa quan sát thất này vào trong các mô phỏng của chúng ta có thể giúp giải quyết những vấn đề nổi bật này trong quá trình tiến hóa thiên hà.
Thành viên nhóm nghiên cứu Gerard Kriss thuộc Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian ở Baltimore, Maryland nói thêm. "Những dòng chảy mạnh mẽ như vậy có thể mang lại những hiểu biết mới về mối liên hệ giữa sự phát triển của một lỗ đen siêu khối lượng ở trung tâm và sự phát triển của toàn bộ thiên hà chủ của nó."
Nhóm nghiên cứu cũng bao gồm nghiên cứu sinh Xinfeng Xu và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Timothy Miller, cùng đến từ Virginia Tech, cũng như Rachel Plesha của Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian. Những phát hiện mới về chuẩn tinh này đã được công bố trong một loạt sáu bài báo vào tháng 3/2020, đăng ở mục vấn đề trọng tâm của Tạp chí Vật lý thiên văn.
-
- Kính viễn vọng không gian Hubble nhìn từ tàu con thoi vũ trụ Atlantis . (Ảnh: Wikipedia)
Kính viễn vọng không gian Hubble là một dự án hợp tác quốc tế giữa NASA và ESA (Cơ quan vũ trụ châu Âu). Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, quản lý kính viễn vọng. Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (STScI) tiến hành các hoạt động khoa học của Hubble. STScI được vận hành cho NASA bởi Hiệp hội Các trường Đại học Nghiên cứu về Thiên văn học, ở Washington, DC.
Văn Thiện
Theo NASA
