Trong nghiên cứu này, các nhà thiên văn lần đầu tiên chụp trực tiếp hình ảnh hai hố đen quay quanh nhau trong quỹ đạo 12 năm, cách Trái Đất 5 tỷ năm ánh sáng. Hình ảnh thu được từ mạng lưới kính thiên văn radio và vệ tinh RadioAstron xác thực sự tồn tại của cặp hố đen.
Điểm nổi bật:
- Hai hố đen quay trong quỹ đạo 12 năm, cách Trái Đất 5 tỷ năm ánh sáng.
- Ảnh thu được từ mạng lưới kính thiên văn radio và vệ tinh RadioAstron.
- Blazar OJ287 là hố đen siêu khối lượng gấp ~18 tỷ lần Mặt Trời.
- Hố đen nhỏ phát ra tia vật chất gần tốc độ ánh sáng.
- Quan sát OJ287 từ thế kỷ 19 đã hé lộ tính chu kỳ của hệ.
Trong nghiên cứu này, các nhà thiên văn lần đầu tiên chụp trực tiếp hình ảnh hai hố đen quay quanh nhau trong quỹ đạo 12 năm, cách Trái Đất 5 tỷ năm ánh sáng. Hình ảnh thu được từ mạng lưới kính thiên văn radio và vệ tinh RadioAstron xác thực sự tồn tại của cặp hố đen.
Điểm nổi bật:
- Hai hố đen quay trong quỹ đạo 12 năm, cách Trái Đất 5 tỷ năm ánh sáng.
- Ảnh thu được từ mạng lưới kính thiên văn radio và vệ tinh RadioAstron.
- Blazar OJ287 là hố đen siêu khối lượng gấp ~18 tỷ lần Mặt Trời.
- Hố đen nhỏ phát ra tia vật chất gần tốc độ ánh sáng.
- Quan sát OJ287 từ thế kỷ 19 để lộ tín hiệu chu kỳ hố đen.
Một hình minh họa do nghệ sĩ thể hiện về hai hố đen. (Ảnh: AiVreaSaStii / pixabay)
Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà thiên văn ghi lại được hình ảnh của hai hố đen quay quanh nhau, mang lại bằng chứng trực quan về sự tồn tại của cặp hố đen.
Quan sát được thông qua dao động mảnh của ánh sáng radio do hệ thống kính thiên văn trên mặt đất và trong không gian thu thập, hai hố đen này quay trong quỹ đạo 12 năm ở khoảng cách khoảng 5 tỷ năm ánh sáng so với Trái Đất.
Hố đen nhỏ hơn được chụp lại cùng một tia các hạt gần tốc độ ánh sáng xoáy như vòi vườn hoặc đuôi chó. Hố đen lớn hơn, tạo nên một vòi phun vũ trụ hùng vĩ hơn được gọi là blazar OJ287, là một quái vật siêu nặng với khối lượng xấp xỉ gấp 18 tỷ lần Mặt Trời. Các nhà nghiên cứu đã công bố kết quả của họ vào ngày 9 tháng 10 trên tạp chí The Astrophysical Journal.
Đây là lần đầu tiên chúng tôi chụp được hình ảnh hai hố đen quay quanh nhau, Mauri Valtonen, nhà thiên văn tại Đại học Turku, Phần Lan, cho biết. Trong hình, các hố đen được nhận diện nhờ các tia hạt dữ dội mà chúng phát ra. Chính hố đen hoàn toàn đen, nhưng chúng có thể được phát hiện thông qua những tia hạt này hoặc bởi khí phát sáng xung quanh chúng.
Hố đen sinh ra từ sự sụp đổ của sao khổng lồ và phát triển bằng cách nuốt vào khí, bụi, sao và các hố đen khác. Đối với một số hố đen siêng ăn này, ma sát khiến vật chất xoáy vào miệng chúng nóng lên và phát ra ánh sáng mà kính thiên văn có thể ghi nhận, biến chúng thành các nhân thiên hà hoạt động (AGN).
Các AGN mạnh mẽ nhất là các quasar — những hố đen siêu nặng khối lượng hàng tỷ lần Mặt Trời tống khí bao thành tia sáng rực rỡ gấp hàng nghìn tỷ lần ngôi sao sáng nhất. Khi các tia này hướng thẳng về phía Trái Đất, chúng được gọi là blazar.
Trước đây, các nhà thiên văn đã chụp ảnh các hố đen siêu nặng ở trung tâm Dải Ngân Hà và thiên hà lân cận Messier 87, và đã có nhiều bằng chứng về sự tồn tại của hệ nhị phân hố đen và sự hợp nhất của chúng thông qua các tín hiệu sóng hấp dẫn. Tuy nhiên, dù nghi ngờ lâu nay rằng OJ287 có chứa một cặp hố đen, kính thiên văn vẫn thiếu độ phân giải để tách chúng thành hai điểm riêng biệt.
Khoảng thời gian quan sát OJ287 quay trở lại trước khi con người biết về hố đen; những đợt chói lên mang tính bán chu kỳ đã được ghi lại trên các phiến ảnh chụp thiên văn cuối thế kỷ 19. Việc xem xét lại dữ liệu trên các phiến và các quan sát tiếp theo đã dẫn đến giả thuyết vào thập niên 1980 rằng sự nhấp nhô ánh sáng này xuất phát từ hai hố đen quay quanh nhau.
Để có bằng chứng trực quan, các nhà thiên văn đã sử dụng ảnh radio thu được bởi mạng lưới bao gồm vệ tinh RadioAstron (Spektr-R) — một vệ tinh mang kính thiên văn radio của Nga hoạt động từ 2011 đến 2019.
Một sơ đồ lý thuyết (bên trái) cho thấy vị trí của các hố đen và tia của chúng tại thời điểm chụp, và ảnh radio (bên phải). (Ảnh: Valtonen et al., 2025.)
"Ăng-ten radio của vệ tinh đã vươn tới nửa đường đến Mặt Trăng, giúp cải thiện đáng kể độ phân giải hình ảnh," Valtonen nói. "Những năm gần đây, chúng ta chỉ sử dụng kính thiên văn trên Trái Đất, nên độ phân giải không cao."
So sánh các đặc điểm trong ảnh với tính toán trước đó, các nhà nghiên cứu phân biệt hai thành phần tương ứng với tia của mỗi hố đen xuất hiện chính xác nơi lý thuyết dự đoán.
Tuy nhiên, vẫn còn một số điểm chưa rõ: các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng hai tia trong ảnh có thể chồng lên nhau, không loại trừ khả năng chỉ có một tia duy nhất.
As soon as RadioAstron-level resolution is achieved again in the future it would be possible to verify the wagging of the tail of the secondary black hole, họ viết.
[social-articles]
