Hố đen ăn nhanh hơn 40 lần bất ngờ lộ diện, phá vỡ mọi lý thuyết

Trong khi quan sát vũ trụ sơ khai bằng Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST ), các nhà thiên văn học liên tục tìm thấy những hố đen khổng lồ dường như đang phát triển quá lớn, quá nhanh để các mô hình vũ trụ học có thể giải thích. Giờ đây, những quan sát mới về một vật thể cực kỳ háu đói, phá vỡ quy tắc có thể giúp tiết lộ lý do tại sao.

Sử dụng JWST để quan sát kỹ hơn các thiên hà cổ đại được biết là có chứa các vật thể phát ra tia X mạnh, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra bằng chứng về một hố đen siêu lớn dường như đang nuốt chửng vật chất ở mức gấp hơn 40 lần giới hạn lý thuyết của nó. Được đặt tên là LID-568 và được quan sát chỉ 1,5 tỷ năm sau Big Bang, vật thể này được mệnh danh là hố đen ăn nhanh nhất trong vũ trụ sơ khai.

Hố đen thuở sơ khai của vũ trụ LID-568 có tốc độ nuốt chủng vật chất nhanh hơn lý thuyết đến 40 lần. Ảnh: JWST/NASA

Việc phát hiện ra thực thể ăn tạp siêu phàm này có thể là bằng chứng cho thấy một số hố đen có khả năng vượt qua giới hạn lý thuyết, được gọi là giới hạn Eddington. Tốc độ này khiến hố đen phát triển cực kỳ nhanh trong thời gian ngắn. Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào ngày 4 tháng 11 trên tạp chí Nature Astronomy.

Mỗi hố đen có giới hạn Eddington riêng, liên quan đến độ sáng của vật thể hoặc độ sáng với tốc độ mà nó có thể hấp thụ khối lượng.

Julia Scharwächter, đồng tác giả, nhà thiên văn học tại Đài quan sát Gemini quốc tế và NOIRLab của Quỹ khoa học quốc gia Hoa Kỳ, cho biết."Lỗ đen này đang có một bữa tiệc thịnh soạn. Trường hợp cực đoan này cho thấy cơ chế nạp nhanh vượt quá giới hạn Eddington là một trong những lời giải thích khả thi cho lý do tại sao chúng ta nhìn thấy những lỗ đen rất nặng này ở giai đoạn đầu của vũ trụ".

Trong nghiên cứu mới, nhóm đã sử dụng tầm nhìn hồng ngoại của JWST để nghiên cứu một số thiên hà có bức xạ tia X đặc biệt sáng mà trước đây đã được Đài quan sát tia X Chandra của NASA phát hiện.

Các bức xạ mạnh như thế này thường liên quan đến các hố đen đang tích cực ăn, có thể nuốt chửng vật chất một cách mạnh mẽ đến mức các đĩa vật chất rơi vào xung quanh chúng nóng lên và phát sáng, đôi khi vượt quá độ sáng của toàn bộ các thiên hà.

Trong một số trường hợp, một số vật chất rơi vào đó có thể thoát ra trong các dòng chảy nóng, chuyển động nhanh giúp hệ thống đĩa hố đen bảo toàn mômen động lượng trong khi ăn.

Khi quan sát LID-568 bằng JWST, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra luồng khí thoát ra xung quanh hố đen không giống bất kỳ thứ gì từng thấy.

Tốc độ và kích thước của luồng khí thoát ra này chỉ ra một giai đoạn hố đen khổng lồ, trong đó quái vật vũ trụ này đã ăn trong thời gian ngắn với tốc độ vượt xa giới hạn Eddington của nó.

Các nhà nghiên cứu phát hiện rằng cơn cuồng ăn này có thể đã mang lại cho hố đen cổ đại phần lớn khối lượng.

"Việc phát hiện ra một hố đen tích tụ siêu Eddington cho thấy một phần đáng kể khối lượng tăng trưởng có thể xảy ra trong một lần hấp thụ nhanh chóng", tác giả chính của nghiên cứu Hyewon Suh tại Đài quan sát Gemini và NOIRLab, cho biết.

Phát hiện này không chỉ cho thấy rằng các hố đen có khả năng vượt quá giới hạn Eddington của chúng mà còn cung cấp một manh mối hấp dẫn cho một trong những bí ẩn dai dẳng của JWST.

Nếu các hố đen có thể vượt quá giới hạn ăn tự áp đặt của chúng để hấp thụ một lượng lớn khối lượng trong thời gian ngắn, điều này có thể giúp tiết lộ một cơ chế có thể đang thúc đẩy các hố đen quá khổ gần đây được JWST phát hiện trong vũ trụ rất sơ khai.