Hubble bắt đầu sứ mệnh săn lùng các lỗ đen cỡ trung khó xác định

Xuyên suốt chiều dài lịch sử nghiên cứu thiên văn học, nhân loại đã tìm thấy rất nhiều lỗ đen “cỡ nhỏ”, với khối lượng thấp hơn 100 lần so với mặt trời. Song song với đó là cũng là vô số lỗ đen khổng lồ, với khối lượng gấp hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ lần so với mặt trời. Nhưng có một điều kỳ lạ là chúng ta hầu như không tìm thấy bất kỳ lỗ đen nào trong phạm vi khối lượng trung bình. Nói cách khác, việc xác nhận rằng những lỗ đen cỡ trung có tồn tại hay không, và chúng sở hữu những đặc tính như thế nào vẫn còn rất mông lung với các nhà nghiên cứu thiên văn toàn cầu.

Như một phần trong nỗ lực giải quyết bài toán hóc búa này, các nhà thiên văn học đang lên kế hoạch sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble để săn lùng những lỗ đen kích thước trung bình đầy bí ẩn trôi nổi trong vũ trụ. Trên thực tế, Hubble trong quá khứ đã không ít lần tìm thấy một số manh mối về những lỗ đen cỡ trung, đặc biệt là trong phạm vi vài nghìn năm ánh sáng của Trái đất, và đây cũng là lý do nó được chọn trong nhiệm vụ đầy khó khăn này.

Sở dĩ việc phát hiện ra những lỗ đen cỡ trung gây nhiều thách thức là bởi tác động của chúng đối với các ngôi sao xung quanh khiêm tốn hơn nhiều so với các lỗ đen khổng lồ mà các nhà thiên văn học thường dễ dàng tìm thấy. Hubble đã quan sát những mục tiêu như Messier 4, một cụm sao cầu được cho là chứa một lỗ đen có khối lượng gấp khoảng 800 lần khối lượng mặt trời. Về lý thuyết, lỗ đen không thể quan sát thấy trực tiếp, nhưng sự hiện diện của nó có thể được suy ra bằng cách phân tích các tác động của chính nó đối với những ngôi sao gần đó.

Bên cạnh Hubble, các nhà khoa học cũng có kế hoạch sử dụng dữ liệu từ Gaia, một dự án tạo bản đồ 3D các ngôi sao trong Dải Ngân hà, giúp cung cấp thông tin về hình dạng của cụm sao cầu. Tuy nhiên, ngay cả với sự giúp sức từ hai hệ thống kính viễn vọng mạnh mẽ này, các nhà nghiên cứu vẫn không thể khẳng định chắc chắn rằng liệu họ đang quan sát một lỗ đen hay một loạt các vật thể ít “cô đặc” hơn như sao neutron hoặc sao lùn trắng.

Theo lý thuyết, nếu có một nhóm các vật thể nằm gần nhau, chúng sẽ phải được nhồi nhét vào nhau trong một đội hình không ổn định. Lời giải thích hợp lý hơn là có sự tồn tại của một lỗ đen duy nhất với khối lượng trung bình. Vì vậy, một trong những giả thuyết khả thi là thay vì nhiều vật thể tối nhỏ nằm riêng biệt, khối tối này có thể là một lỗ đen cỡ trung.

“Lỗ đen cỡ trung có thể là một vùng tối tương đối nhỏ với rất nhiều khối lượng tập trung. Nó nhỏ hơn khoảng ba lần so với khối tối dày đặc nhất mà chúng ta đã tìm thấy trước đây trong các cụm sao cầu khác. Vùng này nhỏ gọn hơn so với những gì chúng ta có thể tái tạo bằng các mô phỏng số khi tính đến một tập hợp các lỗ đen, sao neutron và sao lùn trắng được phân tách ở trung tâm của cụm sao. Chúng không thể tạo thành một khối lượng tập trung nhỏ gọn như vậy”, giáo sư Eduardo Vitral, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết.

Nhìn chung, các nhà nghiên cứu không thể hoàn toàn chắc chắn rằng liệu họ có xác định được một vùng tối cụ thể nào đó là lỗ đen cỡ trung hay không, nhưng mức độ chính xác có thể được nâng cao qua việc phân tích dữ liệu. Và điều đó có nghĩa là sẽ có nhiều nghiên cứu thú vị hơn nữa. Khoa học hiếm khi khám phá ra điều gì đó mới mẻ chỉ trong một khoảnh khắc, mà thường phải trải qua quá trình phân tích và chứng minh về một kết luận cho đến mức hợp lý, có thể được công nhận rộng rãi.