Mô phỏng hai hố đen quay quanh nhau trong hệ nhị phân trước khi hợp nhất. Ảnh: Caltech
Theo nghiên cứu xuất bản trên tạp chí Astrophysical Journal Letters hôm 23/2, hai hố đen có tên gọi chung tên PKS 2131-021 đã di chuyển đều đặn về phía nhau trong khoảng 100 triệu năm qua và tại thời điểm quan sát, chúng đang chia sẻ quỹ đạo nhị phân và quay quanh nhau cứ hai năm một lần.
Các chuyên gia NASA dự đoán rằng trong khoảng 10.000 năm tiếp theo, hai vật thể sẽ va chạm với nhau và hợp nhất, tạo ra những gợn sóng trong cấu trúc không-thời gian, được gọi là sóng hấp dẫn, lan rộng trong vũ trụ. Mặc dù không ai trong chúng ta có cơ hội chứng kiến vụ va chạm kinh hoàng đó, nghiên cứu về PKS 2131-021 có thể tiết lộ thông tin mới về cách các hố đen siêu khối lượng hình thành và điều gì xảy ra khi hai trong số chúng va chạm.
Hố đen siêu khối lượng - những vật thể cực kỳ tối, dày đặc và có khối lượng gấp hàng trăm triệu lần Mặt Trời của chúng ta - nằm ở trung tâm của hầu hết, nếu không phải tất cả, các thiên hà trong vũ trụ. Các nhà thiên văn học đến nay vẫn chưa biết chính xác bằng cách nào mà chúng lại có thể phát triển đến kích thước lớn như vậy, nhưng có một khả năng những hố đen lớn nhất của vũ trụ là kết quả của ít nhất một lần hợp nhất giữa hai hố đen nhỏ hơn, theo NASA. Nghiên cứu mới có thể giúp xác nhận giả thuyết đó.
PKS 2131-021 là một loại hố đen đặc biệt được gọi là blazar. Về cơ bản, đó là những hố đen siêu lớn tình cờ chiếu tia vật chất trực tiếp vào Trái Đất. Vật chất đó bắt nguồn từ các vòng khí nóng hình thành xung quanh hố đen. Khi một hố đen hút chất khí đó vào với lực hấp dẫn mạnh mẽ của nó, một số vật chất có thể thoát ra ngoài và bị đẩy đi xa trong một tia plasma di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng.
Các tác giả của nghiên cứu mới đang theo dõi độ sáng của khoảng 1.800 blazar rải rác xung quanh vũ trụ thì nhận thấy một điều gì đó đặc biệt: độ sáng của blazar PKS 2131-021 dao động theo những khoảng thời gian đều đặn. Họ nghi ngờ rằng nó là kết quả của việc hố đen thứ hai bị kéo vào hố đen thứ nhất khi hai vật thể quay quanh nhau hai năm một lần, nhưng nhóm nghiên cứu cần thêm dữ liệu để xem mô hình này tồn tại trong bao lâu. Vì vậy, các tác giả đã tìm hiểu dữ liệu từ 5 đài quan sát thu thập trong suốt 45 năm. Tất cả dữ liệu bổ sung phù hợp với dự đoán của nhóm về cách độ sáng của blazar nhị phân sẽ thay đổi theo thời gian.
Nếu nghiên cứu này được xác nhận, PKS 2131-021 sẽ là cặp hố đen nhị phân thứ hai từng được phát hiện và là cặp có mối liên kết chặt chẽ nhất mà các nhà khoa học đã tìm thấy. Trước đó, cặp hố đen nhị phân đầu tiên được biết đến vào năm 2020 trong một thiên hà cách Trái Đất khoảng 3,5 tỷ năm ánh sáng. Tuy nhiên, chúng quay quanh nhau 9 năm một lần, cho thấy khoảng cách giữa chúng lớn hơn nhiều so với khoảng cách giữa hai thành viên của PKS 2131-021.
Đoàn Dương (Theo Live Science)