Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra những luồng vật chất tia X cực mạnh phun trào từ hai lỗ đen siêu khối lượng. Chúng cổ xưa đến mức ánh sáng của những luồng vật chất này được thắp lên từ “tàn dư” của Vụ Nổ Lớn.
Các nhà thiên văn học đã khám phá ra những luồng vật chất tia X cực kỳ mạnh mẽ phun trào từ hai lỗ đen siêu khối lượng. Chúng cổ xưa đến nỗi các luồng vật chất này rực sáng trong ánh sáng tàn dư của Vụ Nổ Lớn.
Bà Jaya Maithil, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard và Smithsonian, trả lời báo chí vào thứ Hai (9 tháng 6) tại cuộc họp thứ 246 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ ở Anchorage, Alaska: Chúng đang biến ánh sáng đầu tiên của vũ trụ thành các luồng vật chất năng lượng cao.
Sử dụng dữ liệu từ Đài quan sát tia X Chandra của NASA và Mảng rất lớn Karl G. Jansky (VLA), bà Maithil cùng nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng mỗi luồng vật chất trải dài tới 300.000 năm ánh sáng – gần gấp ba lần đường kính của thiên hà Milky Way của chúng ta. Mỗi luồng vật chất xuất hiện từ một lỗ đen siêu khối lượng đang hoạt động, được gọi là chuẩn tinh (quasar), nằm cách Trái Đất khoảng 11,6 tỉ và 11,7 tỉ năm ánh sáng.
Các nhà nghiên cứu đã quan sát những cấu trúc khổng lồ này khi chúng xuất hiện vào thời điểm vũ trụ mới 3 tỉ năm tuổi. Đó là giai đoạn các thiên hà và các lỗ đen trung tâm của chúng đang phát triển với tốc độ chóng mặt.
Một hình ảnh của Đài quan sát tia X Chandra về một luồng vật chất mạnh mẽ được phóng ra bởi chuẩn tinh J1610+1811, nằm cách Trái Đất khoảng 11,7 tỉ năm ánh sáng. Luồng vật chất này cổ xưa đến mức nó được chiếu sáng bởi ánh sáng tàn dư của Vụ Nổ Lớn.
Bà Maithil chia sẻ: Những chuẩn tinh này giống như những cỗ máy thời gian vũ trụ. Nếu chúng ta hiểu về chúng, chúng ta có thể hiểu cách chúng tác động đến sự phát triển của thiên hà và môi trường mà chúng tồn tại.
Một trong những luồng vật chất mới được tìm thấy, từ một chuẩn tinh được biết đến với tên J1610+1811, có thể nhìn thấy trong hình ảnh Chandra ở trên. Một đường màu tím mảnh, mờ nhạt kéo dài từ lõi trắng rực rỡ của chuẩn tinh lên phía trên bên phải, kết thúc bằng một đốm sáng nhỏ. Một luồng vật chất thứ hai, mờ hơn, dường như bắn theo hướng ngược lại, xuống dưới và sang trái.
Bà Maithil mô tả: Nó giống như tìm kiếm ánh nến gần một chiếc đèn pin đang chiếu thẳng vào chúng ta.
Điều làm cho những luồng vật chất này đặc biệt đáng chú ý là chúng vẫn có thể nhìn thấy qua hàng tỉ năm ánh sáng. Trong một bài báo được chấp nhận đăng trên tạp chí The Astrophysical Journal, bà Maithil và nhóm của mình đã gợi ý rằng các luồng vật chất này phát sáng trong tia X nhờ sự tương tác với nền vi sóng vũ trụ (CMB) – bức xạ tàn dư mờ nhạt từ Vụ Nổ Lớn còn lại sau khi vũ trụ đủ nguội để ánh sáng sao có thể di chuyển tự do lần đầu tiên, đánh dấu sự kết thúc của “thời kỳ đen tối vũ trụ”.
Vào thời điểm những luồng vật chất này hình thành, CMB dày đặc hơn nhiều so với ngày nay, lấp đầy không gian bằng một “biển” photon năng lượng thấp. Theo nghiên cứu mới, khi các electron trong luồng vật chất lao ra ngoài với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, chúng va chạm với các photon CMB này, đẩy chúng vào dải tia X có thể phát hiện được bằng kính thiên văn Chandra.
Các nhà nghiên cứu cho biết, quá trình này khiến chúng có thể nhìn thấy qua các khoảng không gian vũ trụ rộng lớn, mặc dù chúng ở gần lõi rực rỡ của các chuẩn tinh.
Luồng vật chất từ J1610+1811 đạt tốc độ từ 92% đến 98% tốc độ ánh sáng. Nó mang theo khoảng một nửa năng lượng của tất cả ánh sáng phát ra từ vật chất xoắn ốc rơi vào lỗ đen – một sản lượng đáng kinh ngạc tương đương với 10 nghìn tỉ Mặt Trời, nghiên cứu mới đã phát hiện.
Chuẩn tinh thứ hai, J1405+0415, nằm cách Trái Đất 11,7 tỉ năm ánh sáng, có một luồng vật chất mạnh mẽ tương tự. Bằng cách kết hợp dữ liệu tia X của Chandra và dữ liệu vô tuyến của VLA, các nhà nghiên cứu đã tính toán rằng các hạt trong luồng vật chất J1405+0415 đang di chuyển với tốc độ từ 95% đến 99% tốc độ ánh sáng.
Trong một tuyên bố, bà Maithil cho biết: Chúng tôi đang nhận thấy rằng một số lỗ đen có thể tạo ra tác động lớn hơn vào giai đoạn này của vũ trụ so với những gì chúng ta nghĩ trước đây.
Khám phá về những luồng vật chất mạnh mẽ từ lỗ đen này tiếp tục mở ra những hiểu biết sâu sắc về vũ trụ sơ khai.