Phát hiện hai hố đen khổng lồ sắp va chạm trong 100 năm tới

Mới đây, các nhà nghiên cứu tuyên bố đã tìm thấy bằng chứng thuyết phục về một cặp hố đen siêu khối lượng đang quay quanh nhau tại trung tâm của một thiên hà xa xôi. Hai "gã khổng lồ" này dự kiến sẽ đâm sầm vào nhau trong vòng vỏn vẹn 100 năm tới, tạo ra một vụ nổ sóng hấp dẫn khổng lồ có khả năng làm rung chuyển cả không thời gian.

Nghiên cứu mới được chấp nhận xuất bản trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, tập trung vào Markarian 501 – một thiên hà cách Trái Đất khoảng 500 triệu năm ánh sáng. Phần lõi của thiên hà này hoạt động mạnh mẽ đến mức nó được giới thiên văn học gọi là một "blazar".

Tại đây, hai hố đen, mỗi hố đen có khối lượng lớn bằng 1 tỷ Mặt Trời, dường như đang quay quanh nhau với chu kỳ 121 ngày. Đánh giá về sự kiện này, trưởng nhóm nghiên cứu Silke Britzen từ Viện Thiên văn Vô tuyến Max Planck (Đức) cho biết vụ va chạm cuối cùng "sẽ là một tín hiệu sóng hấp dẫn thực sự tuyệt vời".

Trong quá trình hợp nhất thiên hà, các hố đen trung tâm hiếm khi va chạm trực diện ngay lập tức. Thay vào đó, chúng trượt qua nhau rồi từ từ thiết lập quỹ đạo xoắn ốc để tiến lại gần nhau. Để tìm kiếm dấu vết của hiện tượng này, nhóm của Britzen đã phân tích kho dữ liệu suốt 23 năm của Markarian 501, được thu thập bởi Mạng lưới Giao thoa Đường cơ sở Rất dài (VLBA) tại Mỹ.

Ban đầu, họ quan sát một chùm tia bức xạ mang năng lượng cao đang hướng về phía Trái Đất nhưng không thấy bất kỳ sự dịch chuyển nào. Tuy nhiên, khi chuyển sang quan sát ở tần số cao hơn để theo dõi khu vực gần hố đen hơn, họ đột nhiên nhìn thấy một tín hiệu khác – một chùm tia thứ hai hướng ra xa Trái Đất. "Điều đó là không được mong đợi", Britzen chia sẻ. Việc phát hiện hai chùm tia phát ra ở các góc độ khác nhau, kết hợp với sự biến thiên độ sáng lặp lại mỗi 121 ngày, chính là manh mối quan trọng về sự tồn tại và chu kỳ quỹ đạo của hai hố đen này.

Mặc dù vậy, do các ứng cử viên hố đen kép trước đây đều chưa được xác nhận, các chuyên gia độc lập vẫn tỏ ra hết sức thận trọng trước khám phá mới. Zoltan Haiman, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Columbia, nhận xét: "Nó lộn xộn, nhưng nó trông giống như hai chùm tia, điều này sẽ đòi hỏi hai hố đen". Ông nói thêm: "Thành thật mà nói, nó rất phức tạp. … Tôi muốn nói rằng nó vẫn chỉ là một ứng cử viên".

Nhà khoa học Daniel D’Orazio từ Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (Mỹ) cũng đồng tình với nhận định trên: "Thật hấp dẫn khi (chùm tia thứ hai) này dường như hoạt động khác với chùm tia kia... cho thấy một nguồn gốc khác". Dù vậy, ông cho rằng việc tìm thấy một hệ hố đen kép ở quá gần thời điểm hợp nhất dường như là một điều khó tin. Ông lý giải: "Nếu điều này được xác nhận là một hệ kép thì chúng ta hoặc là rất may mắn, hoặc là đặc điểm quần thể không như chúng ta mong đợi, ngụ ý rằng có nhiều hệ thống như vậy hơn".

Rất may, giới khoa học sẽ không phải chờ đợi quá lâu để kiểm chứng khám phá lịch sử này. Nếu cặp hố đen thực sự sắp hợp nhất, các nhà thiên văn học sẽ có thể đo lường được sự rút ngắn chu kỳ quỹ đạo của chúng ngay trong thập kỷ tới. Thêm vào đó, hệ thống này có thể đã và đang phát ra các sóng hấp dẫn mà con người có thể phát hiện được thông qua việc đo lường những thay đổi nhỏ bé trong tín hiệu từ các mạng lưới sao xung (pulsar) – những ngôi sao quay với tốc độ cực nhanh trong vũ trụ. Đứng trước những triển vọng này, nhà khoa học Britzen lạc quan khẳng định: "Có hy vọng".