Kính viễn vọng Webb phát hiện hố đen cổ xưa nhất, phá vỡ kỷ lục vũ trụ

Các nhà thiên văn vừa xác nhận sự tồn tại của hố đen xa nhất từng được quan sát, ẩn mình trong một thiên hà hiếm gặp có tên “Little Red Dot” (Chấm đỏ tí hon). Kích thước khổng lồ và sự xuất hiện sớm đến bất ngờ của hố đen này đang đặt ra nhiều thách thức cho những lý thuyết hiện tại về cách thiên hà và hố đen hình thành trong vũ trụ non trẻ.

Khám phá này do nhóm nghiên cứu quốc tế dẫn dắt bởi Trung tâm Biên giới Vũ trụ (Cosmic Frontier Center) thuộc Đại học Texas ở Austin thực hiện. Họ tìm thấy hố đen trong thiên hà CAPERS-LRD-z9, hình thành chỉ 500 triệu năm sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang). Điều này có nghĩa ánh sáng chúng ta nhìn thấy hôm nay đã mất tới 13,3 tỷ năm để đến Trái Đất, hé lộ hình ảnh của vũ trụ khi mới chỉ bằng 3% tuổi hiện tại.

“ Đây là giới hạn xa nhất mà chúng ta có thể thực sự tìm kiếm hố đen bằng công nghệ hiện tại. Nó đẩy mọi thứ đến tận ranh giới khả năng quan sát, ” Anthony Taylor, nhà nghiên cứu hậu tiến sĩ tại Cosmic Frontier Center và cũng là tác giả chính của phát hiện cho biết.

Điểm mấu chốt để xác nhận đây thực sự là hố đen nằm ở dấu hiệu quang phổ đặc trưng – kết quả của khí chuyển động cực nhanh khi rơi vào hố đen. Ánh sáng từ khí chuyển động ra xa bị kéo giãn sang bước sóng đỏ hơn, trong khi ánh sáng từ khí tiến lại gần bị nén sang xanh hơn.

Dữ liệu phục vụ nghiên cứu đến từ chương trình CAPERS của Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST). Mục tiêu của CAPERS là tìm và phân tích những thiên hà xa nhất, và nhờ khả năng quan sát quang phổ tiên tiến của JWST, nhóm nghiên cứu đã khẳng định được khoảng cách và tính chất vật lý của CAPERS-LRD-z9.

Thiên hà này thuộc một lớp mới được gọi là “Little Red Dots”, chỉ tồn tại trong khoảng 1,5 tỷ năm đầu tiên của vũ trụ. Chúng nhỏ gọn, có màu đỏ đặc trưng và sáng bất thường so với những gì Hubble từng ghi nhận. Các nhà khoa học cho rằng sự sáng rực rỡ đó không phải do có quá nhiều sao, mà chính là nhờ năng lượng phát ra từ các hố đen siêu nặng bên trong.

Đặc biệt, hố đen trong CAPERS-LRD-z9 có khối lượng ước tính lên đến 300 triệu lần Mặt Trời, bằng một nửa tổng khối lượng sao trong thiên hà này. Đây là con số khổng lồ ngay cả khi so với các hố đen siêu nặng thông thường. Sự tồn tại của nó trong giai đoạn sớm như vậy khiến giới khoa học phải đặt câu hỏi: Liệu hố đen thời kỳ đầu đã phát triển nhanh hơn chúng ta từng nghĩ, hay chúng vốn đã “sinh ra” với khối lượng khổng lồ ngay từ đầu?

Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu hy vọng có thêm dữ liệu chi tiết hơn từ JWST để tiếp tục theo dõi CAPERS-LRD-z9. Phát hiện này hứa hẹn mang đến nhiều hiểu biết mới về vai trò của hố đen trong sự tiến hóa của những thiên hà cổ đại và cả cách vũ trụ sơ khai đã hình thành nên những cấu trúc đầu tiên.