Các nhà thiên văn quan sát vụ va chạm lớn chưa từng có giữa hai lỗ đen khổng lồ, trong đó có một lỗ đen cực kỳ hiếm gặp

Phạm Hải

Các nhà nghiên cứu thiên văn học quốc tế hiện đang tiến hành theo dõi kỹ lượng vụ va chạm lỗ đen lớn nhất từng được phát hiện thông qua các đài quan sát sóng hấp dẫn LIGO và VIRGO. Hai lỗ đen khổng lồ chuẩn bị sáp nhập vào nhau lần lượt có khối lượng gấp 85 và 66 lần so với khối lượng mặt trời, và vụ va chạm của chúng được cho là sẽ làm giải phóng nguồn năng lượng khủng khiếp đến mức có thể phát hiện được qua các gợn sóng trong không-thời gian gọi là sóng hấp dẫn (gravitational waves).

Phát hiện này gây ngạc nhiên không chỉ vì quy mô hoành tráng của vụ va chạm - mà còn có một bí ẩn kỳ lạ xung quanh hai lỗ đen này, đặc biệt là lỗ đen có khối lượng gấp 85 lần mặt trời. Trong lịch sử khám phá thiên văn, các nhà thiên văn học thường ghi nhận trường hợp các lỗ đen tương đối bé với khối lượng nhỏ hơn 100 lần mặt trời, được gọi là lỗ đen sao. Hoặc những lỗ rất lớn với khối lượng gấp hàng triệu hay thậm chí hàng tỷ lần mặt trời, được gọi là lỗ đen siêu khối lượng.

Nói cách khác, các lỗ đen được ghi nhận thường có khối lượng một là bé hơn hẳn, hai là lớn vượt trội so với mặt trời. Trường hợp những lỗ ở giữa phạm vi này, được gọi là lỗ đen khối lượng trung bình, rất hiếm gặp.

Với khối lượng gấp 85 lần mặt trời, lỗ đen lớn hơn trong vụ va chạm được cho là bất thường, hoặc thậm chí là không thể tồn tại về mặt lý thuyết. Bởi khi một ngôi sao có kích thước như vậy chết đi, nó thường đạt đến một giai đoạn gọi là siêu tân tinh không ổn định, trong đó nó bị nổ tung sau một vụ nổ cực lớn và triệt để, hoàn toàn không để lại gì. Vì vậy về cơ bản, lỗ đen này không thể được tạo ra bởi sự biến mất của một ngôi sao, mà phải được hình thành theo một cách nào đó hoàn toàn mới lạ mà các nhà khoa học chưa thể khẳng định. Không loại trừ khả năng nó được hình thành bởi sự hợp nhất trước đó của hai lỗ đen khác nhỏ hơn.

“Hãy nghĩ về các lỗ đen như những chiếc máy hút bụi của vũ trụ. Chúng hút mọi thứ trên đường đi, bao gồm cả các đám mây khí và những ngôi sao. Đặc biệt, chúng cũng có thể hấp thụ lẫn nhau để “tiến hóa” thành một phiên bản lớn hơn”, nhà nghiên cứu Susan Scottf từ Đại học Quốc gia Úc giải thích trong một tuyên bố.

Điều này cũng có nghĩa là lỗ đen cuối cùng được tạo ra bởi vụ va chạm mà các nhà khoa học đang quan sát có thể có khối lượng gấp khoảng 142 lần khối lượng của mặt trời, khiến nó trở thành một lỗ đen trung gian cực kỳ hiếm gặp (IMBH). Đây đồng thời cũng là lần đầu tiên một lỗ đen có kích thước lớn như vậy hình thành thông qua một vụ sáp nhập mà con người quan sát thấy.