Ngọn lửa tia gamma khổng lồ được nhìn thấy phun ra từ lỗ đen siêu lớn

Một nhóm các nhà nghiên cứu gần đây đã nhìn thấy một tia tia gamma từ một lỗ đen siêu lớn ở xa, lớn hơn hàng chục triệu lần so với chân trời sự kiện của lỗ đen – vùng mà ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi nó.

Ngọn lửa tia gamma phát ra các photon có năng lượng gấp hàng tỷ lần so với ánh sáng khả kiến, khiến nó trở thành ngọn lửa dữ dội nhất được quan sát thấy trong hơn một thập kỷ. Nó kéo dài khoảng ba ngày và, dựa trên phân tích của nhóm, được phát ra từ một khu vực có bề rộng chưa đầy ba ngày ánh sáng, hoặc chỉ dưới 15 tỷ dặm (24 tỷ km). Nghiên cứu—được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Thiên văn học & Vật lý thiên văn—mô tả môi trường khắc nghiệt xung quanh lỗ đen M87 (còn được gọi một cách thuận tiện và gây nhầm lẫn là M87).

Hơn 300 nhà khoa học là đồng tác giả của bài báo khám phá tính chất vật lý của lỗ đen. Hiện tượng vũ trụ này kéo vật chất về phía hàm của nó và cung cấp năng lượng cho các hạt xung quanh, phóng chúng thành những tia vật chất khổng lồ. Những tia này đập vào các vật thể trong môi trường vũ trụ xung quanh và có thể có kích thước khổng lồ; một cặp tia được mô tả vào tháng 9 dài hơn 140 lần chiều rộng của Dải Ngân hà.

https://gizmodo.com/app/uploads/2024/12/LightCurveEHT-300x212.jpg 300w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/12/LightCurveEHT-768x544.jpg 768w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/12/LightCurveEHT-680x481.jpg 680w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/12/LightCurveEHT-896x634.jpg 896w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/12/LightCurveEHT-1792x1269.jpg 1792w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/12/LightCurveEHT.jpg 1883w" sizes="(max-width: 1023px) calc(100vw - 2rem), (max-width: 1279px) calc(100vw - 26rem), 680px"/>

Weidong Jin, nhà nghiên cứu tại UCLA và là tác giả tương ứng của bài báo, cho biết: “Chúng tôi vẫn chưa hiểu đầy đủ về cách các hạt được tăng tốc ở gần lỗ đen hoặc trong dòng phản lực”. “Những hạt này rất giàu năng lượng, chúng di chuyển gần tốc độ ánh sáng và chúng tôi muốn hiểu chúng lấy được năng lượng đó ở đâu và như thế nào. Nghiên cứu của chúng tôi trình bày dữ liệu quang phổ toàn diện nhất từng được thu thập về thiên hà này, cùng với mô hình hóa để làm sáng tỏ các quá trình này.”

Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy một sự biến đổi giữa vị trí và góc của chân trời sự kiện với vị trí dòng tia của lỗ đen, cho thấy rằng sự tương tác giữa các hạt và chân trời sự kiện ảnh hưởng đến vị trí của dòng tia.

Giacomo Principe, nhà nghiên cứu tại Đại học Trieste và đồng tác giả của bài báo, cho biết: “Những nỗ lực này hứa hẹn sẽ làm sáng tỏ mối liên hệ giữa đĩa-máy bay phản lực và khám phá nguồn gốc cũng như cơ chế đằng sau sự phát xạ photon tia gamma”. cho Vật lý thiên văn | Bản phát hành của Harvard & Smithsonian.

Cho đến nay chỉ có hai lỗ đen được chụp ảnh trực tiếp. Vì ánh sáng không thể thoát khỏi chân trời sự kiện của chúng, nên khi chúng ta nói “được chụp ảnh trực tiếp”, chúng tôi muốn nói đến bóng của lỗ đen đã được chụp ảnh trực tiếp ở trung tâm của đĩa bồi tụ đầy năng lượng, phát ra ánh sáng. Lỗ đen siêu lớn ở trung tâm thiên hà M87 được tiết lộ một cách ngoạn mục vào năm 2019, là lỗ đen đầu tiên được loài người chụp được.

Những quan sát tiếp theo chỉ ra rằng lỗ đen đang chao đảo và có vòng tròn mềm mại hơn so với suy nghĩ trước đây. Sự hợp tác của Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện đã chụp hình ảnh của M87 và tiếp theo là hình ảnh của Nhân Mã A*, lỗ đen ở trung tâm thiên hà của chúng ta, vào năm 2022.

“Các quan sát—cả những quan sát gần đây với mảng EHT nhạy cảm hơn và những quan sát được lên kế hoạch cho những năm tới—sẽ cung cấp những hiểu biết sâu sắc vô giá và một cơ hội đặc biệt để nghiên cứu cơ sở vật lý xung quanh lỗ đen siêu lớn của M87,” Principe nói thêm.

Khi kỹ thuật hình ảnh được cải thiện cũng như các mô hình mà các nhà vật lý thiên văn sử dụng để hiểu những môi trường xa xôi và khắc nghiệt này, chúng ta sẽ có cái nhìn rõ hơn về một số cấu trúc hình thành nên vũ trụ của chúng ta. Việc tìm hiểu những chi tiết này của vũ trụ có thể mang lại những khám phá mới về giới hạn của vật lý cổ điển như chúng ta biết.