Webb ghi lại tia phản ngược của M87: Hình ảnh hồng ngoại chi tiết

Điểm nổi bật:

• Webb cung cấp hình ảnh hồng ngoại rõ nét về tia vũ trụ M87.
• Lần đầu tiên ghi nhận tia phản ngược mờ cách hố đen khoảng 6.000 năm ánh sáng.
• Phát hiện cấu trúc xoắn ốc và các nút sáng cho thấy quá trình va chạm và tăng tốc hạt.

Trong hơn một thế kỷ, các nhà thiên văn đã kinh ngạc trước luồng vật chất sáng chói bắn ra từ tâm của thiên hà elip khổng lồ M87.

Giờ đây, Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) đã cung cấp góc nhìn hồng ngoại rõ nét nhất về nguồn sức mạnh vũ trụ này, hé lộ chi tiết mới về tia do hố đen tạo ra và thậm chí ghi lại tia phản ngược bí ẩn đang bắn ra theo hướng đối diện.

Trong hình ảnh JWST mới, tia xuất hiện như một dải hồng rực rỡ vươn dài trên phông nền tím mờ ảo. Dòng các hạt tích điện lao đi hàng ngàn năm ánh sáng từ hố đen trung tâm của M87. Các nút sáng dọc theo chiều dài của tia đánh dấu nơi các hạt được tăng tốc gần vận tốc ánh sáng.

Và, lần đầu tiên dưới ánh sáng hồng ngoại, Webb đã phát hiện tia phản ngược mờ cách hố đen khoảng 6.000 năm ánh sáng — một đặc điểm rất yếu và khó thấy vì tia này đang di chuyển ra xa với tốc độ gần ánh sáng, làm cho ánh sáng của nó trông mờ hơn.

M87, cách Trái Đất khoảng 55 triệu năm ánh sáng và được Charles Messier ghi nhận từ thế kỷ 18, là một trong những thiên hà được nghiên cứu kỹ lưỡng nhất trên bầu trời. Tại lõi của nó là hố đen siêu khối lượng M87*, nổi tiếng từ năm 2019 là hình ảnh đầu tiên của nhân loại về một hố đen. Hố đen này nuôi dưỡng tia khổng lồ, vốn là phòng thí nghiệm tự nhiên cho những hiện tượng vật lý cực độ trong vũ trụ.

Sử dụng camera hồng ngoại cận bước sóng (NIRCam) của Webb, nhóm do Jan Röder và cộng sự tại Viện Thiên văn học Andalusia (Tây Ban Nha) đã chụp ảnh tia ở bốn băng sóng hồng ngoại. Để cô lập tia, các nhà nghiên cứu đã cẩn thận trừ ánh sáng sao, bụi và các thiên hà nền, thu được chân dung hồng ngoại chi tiết nhất từ trước đến nay về luồng phun của M87 theo công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics.

Cấu trúc gần lõi

Gần lõi thiên hà, tia mang hình xoắn ốc. Một cấu trúc chuyển động chậm gọi là “nút L” có thể quan sát rõ trong ảnh của JWST, cùng với một vùng sáng hơn tên HST-1 nổi tiếng với chuyển động siêu ánh sáng dường như. Góc nhìn sắc nét của Webb cho thấy HST-1 tách thành hai cấu trúc con với tính chất phát xạ khác nhau, chứng tỏ tồn tại sốc và động lực hạt phức tạp phía gần hố đen.

Xa hơn, tia phản ngược cách hố đen 6.000 năm ánh sáng hiện ra như hai sợi khí nối bởi một điểm nóng, tạo thành hình chữ C mờ phù hợp với quan sát bằng sóng radio.

Dữ liệu mới xác nhận tia tỏa sáng nhờ bức xạ synchrotron — ánh sáng do các hạt tích điện quay quanh trường từ. Bằng cách đo sai khác màu tinh vi giữa các băng sóng, nhóm nghiên cứu theo dõi cách hạt được tăng tốc, làm mát và xoắn dọc tia.

Các tia như của M87 là phòng thí nghiệm thiên nhiên cho vật lý cực độ, được vận hành bởi hố đen siêu khối lượng và có khả năng tăng tốc hạt lên năng lượng vượt khả năng nhân tạo trên Trái Đất. Hiểu về chúng giúp các nhà thiên văn nghiên cứu cách hố đen ảnh hưởng đến thiên hà chủ, điều tiết hình thành sao và lan tỏa vật chất, năng lượng ra không gian liên thiên hà.

Góc nhìn cho thị trường Việt Nam

Webb đã mở ra kỷ nguyên mới trong quan sát tia hố đen M87 dưới ánh sáng hồng ngoại, mang đến bước ngoặt quan trọng cho cộng đồng thiên văn Việt Nam. Hình ảnh sắc nét không chỉ hỗ trợ nghiên cứu của các viện trong nước mà còn thúc đẩy hợp tác quốc tế về vật lý tia vũ trụ. Đồng thời, kết quả này góp phần khơi dậy đam mê khoa học cho sinh viên và công chúng, tạo động lực phát triển các dự án quan sát sao và vũ trụ bằng kính thiên văn hiện đại tại Việt Nam.