Các nhà thiên văn học đang sử dụng 100 lỗ đen siêu lớn mới được tìm thấy làm phòng thí nghiệm cho các thí nghiệm vật lý cực đoan.
Những lỗ đen này có biệt danh là ‘blazars’ vì chúng đang bắn các tia vật chất và bức xạ trực tiếp vào Trái đất. Một trong những tác giả nghiên cứu cho biết trong một tuyên bố, môi trường khắc nghiệt của lỗ đen là hoàn hảo để kiểm tra vật lý đến giới hạn của nó.
“Chúng mang đến cho chúng ta cơ hội nghiên cứu thuyết tương đối, để hiểu rõ hơn về cách các hạt hành xử ở năng lượng cao, để nghiên cứu các nguồn tia vũ trụ tiềm năng đến Trái đất, và để nghiên cứu sự tiến hóa và hình thành của các lỗ đen siêu lớn và tia của chúng. ” Abe Falcon, lãnh đạo nhóm vật lý thiên văn năng lượng cao tại Penn State, cho biết trong tuyên bố ngày 10 tháng 5 (mở trong tab mới).
Có liên quan: Chân trời sự kiện lỗ đen là gì (và điều gì xảy ra ở đó)?
Blazars phóng khi một số vật chất xung quanh một lỗ đen siêu lớn không rơi xuống bề mặt của nó, mà thay vào đó chuyển sang các cực của lỗ đen với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Bởi vì hoạt động phản lực có liên quan trực tiếp đến cách thức các lỗ đen siêu lớn thu thập khối lượng, nên việc tiết lộ hiện tượng này có thể cho thấy những gã khổng lồ vũ trụ này phát triển như thế nào đến khối lượng tương đương hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ lần khối lượng mặt trời.
“Bởi vì dòng tia lửa hướng thẳng vào chúng ta, chúng ta có thể nhìn thấy chúng từ khoảng cách xa hơn nhiều so với các hệ thống lỗ đen khác, tương tự như cách đèn pin xuất hiện sáng nhất khi bạn nhìn thẳng vào nó”, tác giả chính của nghiên cứu và Penn State sinh viên tốt nghiệp ngành thiên văn học và vật lý thiên văn, Stephen Kerby, cho biết trong cùng một tuyên bố. “Blazars rất thú vị để nghiên cứu vì tính chất của chúng cho phép chúng ta trả lời các câu hỏi về lỗ đen siêu lớn trong vũ trụ.”
Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy các blazar mới trong khi xem xét các phát thải vũ trụ năng lượng cao chưa được phân loại bằng kính viễn vọng. Những blazar mới được xác định này mờ hơn so với các ví dụ điển hình của các vật thể vũ trụ mạnh mẽ này, chúng thường có thể chiếu sáng nhiều hơn ánh sáng tổng hợp từ mọi ngôi sao trong thiên hà chứa chúng. Những chiếc áo khoác có độ sáng mờ hơn cho phép nhóm thử nghiệm một lý thuyết gây tranh cãi xung quanh việc phát ra blazar, được gọi là ‘trình tự blazar’.
Có liên quan: Chế độ xem tia X cho thấy cách các lỗ đen siêu lớn tăng tốc các hạt trong máy bay phản lực
(mở trong tab mới)
Blazars phát ra ánh sáng trên toàn bộ phổ điện từ, từ ánh sáng năng lượng thấp như sóng vô tuyến cho đến các tia gamma cực kỳ năng lượng. Tuy nhiên, phổ ánh sáng từ blazar có xu hướng đạt cực đại ở hai bước sóng cụ thể: ở bước sóng tia gamma và ở dải bước sóng năng lượng thấp hơn. (Bước sóng chính xác của các cực đại này thay đổi từ blazar này sang blazar khác và có thể thay đổi theo thời gian.)
Lý thuyết trình tự blazar dự đoán rằng cực đại năng lượng thấp hơn đối với các blazar sáng sẽ hướng nhiều hơn về màu đỏ (hoặc đầu năng lượng thấp hơn) của phổ điện từ so với cùng một đỉnh đối với các blazar mờ hơn. Tuy nhiên, các quan sát để xác nhận lý thuyết này rất khó đạt được.
“Với các kính viễn vọng đang hoạt động của chúng tôi, thực sự rất khó phát hiện và phân loại các blazar có năng lượng cực đại thấp hơn – đỏ – cũng mờ, trong khi việc tìm thấy các blazar này khi các cực đại của chúng có năng lượng cao hơn hoặc khi chúng sáng thì dễ dàng hơn nhiều. “, Falcone nói.
Ngược lại, nghiên cứu mới hơn nhằm mục đích bắt đầu “khám phá chuỗi blazar bằng cách nghiên cứu sâu hơn về độ sáng thấp hơn của cả blazar năng lượng thấp và năng lượng cao”, ông nói thêm.
Có liên quan: Hố đen dẫn đến đâu?
(mở trong tab mới)
Nhóm nghiên cứu đã xem xét danh mục các nguồn tia gamma được Kính thiên văn Diện tích lớn Fermi phát hiện, tìm thấy sự phát xạ năng lượng cao chưa được liên kết với đỉnh năng lượng thấp từ cùng một nguồn. Đối với mỗi tia sáng được nhìn thấy trong tia gamma, các nhà thiên văn học đã tìm thấy sự phát xạ tương ứng trong tia X, tia cực tím hoặc ánh sáng nhìn thấy được phát hiện bởi Đài thiên văn Neil Gehrels Swift. Lấy dữ liệu Swift từ kho lưu trữ đã giúp nhóm mô tả đặc điểm ánh sáng từ 106 ánh sáng mờ mới.
Kerby giải thích: “Các quan sát của kính viễn vọng Swift cho phép chúng tôi xác định chính xác vị trí của những ngôi sao này với độ chính xác cao hơn nhiều so với chỉ dựa trên dữ liệu Fermi. “Tập hợp tất cả dữ liệu phát xạ này, kết hợp với hai phương pháp kỹ thuật mới, đã giúp chúng tôi xác định vị trí trong phổ điện từ, đỉnh năng lượng thấp xảy ra đối với mỗi blazar.”
Trợ giúp cho việc tìm kiếm là máy học (một dạng trí tuệ nhân tạo) và mô hình vật lý, cả hai đều xác nhận rằng mẫu ánh sáng mờ thường đạt cực đại trong ánh sáng xanh lam, năng lượng cao hơn.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ cố gắng sử dụng bộ dữ liệu này để đưa ra dự đoán về các blazar vẫn còn quá mờ để các nhà thiên văn học có thể phát hiện trực tiếp.
“Vẫn còn một nghìn nguồn không liên quan đến Fermi mà chúng tôi không tìm thấy bản sao tia X nào, và giả định khá an toàn rằng nhiều nguồn trong số đó cũng là những tia sáng quá mờ trong tia X để chúng tôi phát hiện ra,” Kerby nói.
Nghiên cứu trong tương lai này cũng có thể cho phép nhóm kiểm tra thêm trình tự blazar. Kerby cho biết công trình mới cũng có thể cho thấy cường độ từ trường của một tia lửa và các hạt tích điện bên trong nó chuyển động nhanh như thế nào.
“Điều quan trọng là luôn nỗ lực mở rộng bộ dữ liệu của chúng tôi để tiếp cận các nguồn mờ hơn và mờ hơn, bởi vì nó làm cho lý thuyết của chúng tôi hoàn thiện hơn và ít bị thất bại hơn do những thành kiến không mong muốn,” sinh viên tốt nghiệp nói. “Tôi rất hào hứng với những chiếc kính viễn vọng mới có thể thăm dò cả những vệt sáng mờ hơn nữa trong tương lai.”
Nghiên cứu của nhóm đã được chấp nhận đăng trên Tạp chí Vật lý Thiên văn và được đăng trên máy chủ in sẵn arXiv (mở trong tab mới) vào ngày 3 tháng 5.
Nguồn: Space
Xem thêm nội dung mới và bổ ích tại:
– Kiến thức gia đình
– Tri thức đời sống
– Cẩm nang sức khỏe
– Kênh youtube Kiến thức gia đình