Các hố đen nổi tiếng là những kẻ săn mồi đói khát, nhưng chúng không ăn tất cả mọi thứ mà rơi vào. Một phần nhỏ vật chất được bắn ra dưới dạng các tia cực mạnh, được gọi là plasma, có thể tàn phá môi trường xung quanh. Theo cách này, plasma này có năng lượng đủ mạnh để phát ra ánh sáng mạnh, tạo thành hai cột sáng dọc theo trục quay của hố đen. Các nhà khoa học đã tranh cãi từ lâu rằng vùng tối này xảy ra ở đâu và hoạt động như thế nào.

729665main_A-BlackHoleArt-pia16695_full

Các nhà thiên văn học có những đầu mối mới cho bí ẩn này. Sử dụng kính viễn vọng không gian NuSTAR của NASA và một chiếc máy ảnh nhanh được gọi là ULTRACAM tại Đài thiên văn William Herschel ở La Palma, Tây Ban Nha, các nhà khoa học đã có thể đo được khoảng cách mà các hạt trong những vùng tối di chuyển trước khi “bật lên” và trở thành nguồn phát ra ánh sáng. Khoảng cách này được gọi là “khu gia tốc.” Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Astronomy.

Các nhà khoa học đã xem xét hai hệ thống trong dải Ngân hà gọi là “X-quang nhị phân”, mỗi hệ thống bao gồm một lỗ đang ăn một ngôi sao bình thường. Họ nghiên cứu những hệ thống này tại những thời điểm khác nhau trong thời kỳ bùng phát – đó là khi đĩa tích lũy – một cấu trúc phẳng của vật liệu quay quanh lỗ đen – sáng lên vì vật chất rơi vào.

Một hệ thống tên là V404 Cygni đã đạt được độ sáng gần như đỉnh điểm khi các nhà khoa học quan sát nó vào tháng 6 năm 2015. Vào thời điểm đó, nó đã trải qua đợt bùng nổ dữ dội nhất từ ​​một hệ X-quang nhị phân nhìn thấy được trong thế kỷ 21. Hệ thống còn lại, được gọi là GX 339-4, ít hơn 1% độ sáng mong muốn tối đa khi nó được quan sát. Sao và lỗ đen của GX 339-4 gần nhau hơn nhiều so với hệ thống V404 Cygni.

PIA20051 (1)

Mặc dù có sự khác biệt, các hệ thống cho thấy sự chậm trễ thời gian một cách tương tự – khoảng một phần mười giây – giữa khi NuSTAR lần đầu tiên phát hiện tia X và ULTRACAM đã phát hiện ra những tia sáng trong ánh sáng nhìn thấy nhẹ sau đó. Sự chậm trễ này ít hơn nháy mắt, nhưng đáng kể đối với vật lý về các lỗ đen.

Poshak Gandhi, tác giả chính của nghiên cứu và nhà thiên văn học của Đại học Southampton, Vương quốc Anh cho biết: “Một khả năng là tính chất của các vùng tối không được xác định bởi kích thước của đĩa, mà thay vào đó là tốc độ, nhiệt độ và các tính chất khác của các hạt ở đáy của vùng tối.

Các nhà khoa học lý thuyết giỏi nhất phải giải thích những kết quả này là ánh sáng tia X bắt nguồn từ vật chất gần lỗ đen. Từ trường mạnh đẩy một số vật chất này lên tốc độ cao dọc theo vùng tối. Kết quả là các hạt va đập gần tốc độ ánh sáng, kích hoạt plasma cho đến khi nó bắt đầu phát ra dòng bức xạ quang học bị ULTRACAM bắt được.

Vùng tối này xảy ra ở đâu?

pia20051

Độ trễ đo giữa ánh sáng quang học và tia X giải thích điều này. Bằng cách nhân số lượng thời gian này theo tốc độ của các hạt, gần với tốc độ ánh sáng, các nhà khoa học xác định khoảng cách lớn nhất mà các hạt đi được.

Nó mở rộng khoảng 19.000 dặm (30.000 km) đại diện cho khu vực tăng tốc bên trong vùng tối, nơi plasma đạt tới sự tăng tốc mạnh nhất và “bật” bằng cách phát ra ánh sáng. Khoảng cách này cỡ gần bằng 3 lần đường kính của Trái đất, nhưng rất nhỏ trong vũ trụ, đặc biệt là khi nhìn vào lỗ đen trong V404 Cygni nặng bằng 3 triệu lần Trái Đất.

Daniel Stern, đồng tác giả của nghiên cứu và là nhà thiên văn học của Phòng thí nghiệm Động học phản lực của NASA, Pasadena, California, cho biết: “Các nhà thiên văn học hy vọng sẽ tinh chỉnh được các mô hình mô tả các cơ chế kích hoạt vùng tối, sử dụng các kết quả của nghiên cứu này.

Những phép đo này không dễ. Các kính thiên văn tia X trong không gian và kính viễn vọng quang học trên mặt đất phải nhìn vào các chương trình X-quang cùng thời điểm trong các vụ nổ để các nhà khoa học tính toán sự chậm trễ nhỏ bé giữa các phát hiện của kính thiên văn. Sự phối hợp như vậy đòi hỏi phải có kế hoạch phức tạp giữa các đội quan sát. Trên thực tế, sự phối hợp giữa NuSTAR và ULTRACAM chỉ có thể xảy ra khoảng một giờ trong vụ nổ năm 2015, nhưng đủ để tính toán các kết quả đột phá về khu vực gia tốc.

Kết quả cũng kết nối với sự hiểu biết của các nhà khoa học về các hố đen siêu lớn, lớn hơn nhiều so với các lỗ đen trong nghiên cứu này. Trong một hệ thống siêu lớn gọi là BL Lacertae, nặng gấp 200 triệu lần khối lượng Mặt trời, các nhà khoa học đã suy luận ra độ trễ thời gian gấp hàng triệu lần so với nghiên cứu này. Điều đó có nghĩa là kích thước của khu vực gia tốc của các phản lực có thể liên quan đến khối lượng của hố đen.

nasa - ho den - black hole

Gandhi cho biết: “Chúng tôi rất phấn khích vì có vẻ như chúng ta đã tìm ra một tiêu chuẩn đặc biệt liên quan đến hoạt động bên trong vùng tối, không chỉ trong các hố đen sao như V404 Cygni, mà còn trong các hố đen siêu khối lượng.

Các bước tiếp theo là xác nhận phép đo độ trễ này trong các quan sát các hệ “X-ray nhị phân” khác và để phát triển một lý thuyết có thể tổng quát hoát tính chất các vùng tối trong mọi lỗ đen với mọi kích cỡ.

“Các kính thiên văn mặt đất và không gian trên toàn cầu cùng làm việc với nhau là chìa khóa cho khám phá này, nhưng đây chỉ là một điểm nhỏ, và còn nhiều điều cần phải nghiên cứu nữa. Tương lai thực sự hứa hẹn để hiểu được tính chất vật lý cực đoan của các hố đen “, Fiona Harrison, nhà nghiên cứu chính của NuSTAR và giáo sư thiên văn tại Caltech ở Pasadena cho biết.

NuSTAR là một nhiệm vụ có tên Khám phá Nhỏ được dẫn dắt bởi Caltech và quản lý bởi JPL thuộc Ban Giám đốc Khoa học của NASA tại Washington. NuSTAR được phát triển với sự cộng tác của Đại học Kỹ thuật Đan Mạch và Cơ quan Không gian Ý (ASI). Tàu vũ trụ được xây dựng bởi tập đoàn Orbital Sciences, Dulles, Virginia. Trung tâm hoạt động của NuSTAR nằm tại UC Berkeley, và kho lưu trữ dữ liệu chính thức được đặt tại Trung tâm nghiên cứu Lưu trữ Khoa học Vật lý Thiên nhiên Năng lượng Cao của NASA. ASI cung cấp trạm mặt đất của phái bộ và một bản lưu trữ nhân bản. Caltech quản lý JPL cho NASA.

/Nguồn: nasa.gov/

Cảm ơn các bạn đã ghé thăm trang web, hãy like bài viết và để lại bình luận ở phía dưới nhé.

Đừng quên bấm follow để nhận được cập nhật những bài viết mới nhất nhé!

Chúc các bạn những phút giây thư giãn vui vẻ!!!