Phát hiện vụ sáp nhập hố đen lớn nhất từng ghi nhận

Các nhà khoa học vừa phát hiện sóng hấp dẫn phát ra từ một vụ va chạm cực mạnh giữa hai hố đen khổng lồ ở vùng sâu trong vũ trụ. Sự kiện diễn ra vào khoảng 14h ngày 23/11/2023 (giờ Anh), khi hai máy dò của Đài quan sát sóng hấp dẫn LIGO tại Washington và Louisiana (Mỹ) cùng lúc ghi nhận tín hiệu rung động không gian - thời gian kéo dài khoảng 0,1 giây.

Hai hố đen này có khối lượng lần lượt khoảng 103 và 137 lần khối lượng Mặt Trời. Khi sáp nhập, chúng tạo ra một hố đen mới ước tính có khối lượng từ 225 đến 265 lần Mặt Trời. Đây là hố đen lớn nhất từng được xác nhận bằng phương pháp đo sóng hấp dẫn. Cả hai hố đen trước va chạm đều quay với tốc độ gần đạt giới hạn vật lý, tương ứng khoảng 90% và 80% mức tối đa cho phép.

Phát hiện này khiến giới vật lý thiên văn bất ngờ vì khối lượng của hai hố đen đều nằm trong vùng được gọi là “vùng cấm”, nơi các ngôi sao khi kết thúc vòng đời được cho là sẽ nổ tung hoàn toàn mà không để lại tàn tích. Giáo sư Mark Hannam từ Đại học Cardiff (Anh), thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi không nghĩ có thể tạo ra hố đen nặng như vậy bằng cách thông thường là sao chết sụp đổ”.

Một giả thuyết được nêu ra là cả hai hố đen đều hình thành từ những vụ sáp nhập trước đó, có thể diễn ra trong môi trường sao dày đặc, dẫn đến việc tăng khối lượng và tốc độ quay qua từng thế hệ. Tuy nhiên, cũng có khả năng chúng hấp thụ vật chất khi di chuyển trong vùng khí dày đặc quanh một hố đen siêu lớn nằm ở trung tâm thiên hà, gọi là nhân thiên hà hoạt động. Cách hình thành này có thể giải thích vì sao chúng phát triển nhanh chóng.

Dù vậy, các đặc điểm như trục quay không đồng hướng vẫn chưa hoàn toàn phù hợp với giả thuyết này. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng chưa có cơ chế hình thành nào giải thích trọn vẹn sự kiện lần này. Giáo sư Cole Miller từ Đại học Maryland (Mỹ) nhận định: “Không có lời giải thích nào hoàn hảo, nhưng cũng chưa có giả thuyết nào bị loại trừ hoàn toàn”.

Sự kiện được trình bày tại Hội nghị Quốc tế về Thuyết tương đối tổng quát và Hội nghị Edoardo Amaldi về Sóng hấp dẫn tại Glasgow (Scotland) ngày 14/7. Trước đó, hố đen lớn nhất từng được ghi nhận qua va chạm có khối lượng khoảng 140 lần Mặt Trời. Theo nhóm nghiên cứu, các máy dò sóng hấp dẫn thế hệ tiếp theo dự kiến hoạt động trong 10 - 15 năm tới có thể giúp phát hiện toàn bộ các vụ sáp nhập hố đen trong vũ trụ.