Phát hiện hàng trăm vật thể có sắp xếp kỳ dị gần trung tâm Ngân hà

Theo một nghiên cứu được công bố vào ngày 2.6 trên Tạp chí Vật lý thiên văn, các “sợi” vũ trụ đơn tuyến này là hàng trăm sợi thẳng đứng với mặt phẳng Ngân hà hoặc sợi xuyên tâm Ngân hà. Chúng là các khối khí phát sáng thon dài có khả năng bắt nguồn từ vài triệu năm trước khi dòng chảy ra từ Sagittarius A* (lỗ đen siêu lớn trung tâm của Dải Ngân hà) tương tác với các vật chất xung quanh. Các sợi này có chiều dài tương đối ngắn, mỗi sợi dài từ 5 đến 10 năm ánh sáng.

Phát hiện này được đưa ra gần 40 năm sau khi Farhad Yusef-Zadeh và các nhà nghiên cứu khác phát hiện ra một quần thể khác gồm gần 1.000 sợi đơn tuyến, thẳng đứng và lớn hơn nhiều với chiều dài lên tới 150 năm ánh sáng, gần trung tâm Ngân hà. Yusef-Zadeh và các cộng sự cũng đã tìm thấy thêm hàng trăm sợi được ghép nối và tập hợp lại trong cùng một khu vực vào năm 2022. Họ nhận ra rằng các sợi này có khả năng liên quan đến hoạt động của hố đen Sagittarius A* hơn là vụ nổ siêu tân tinh mà họ đã từng nghĩ đến trước đây. Nghiên cứu mới vừa củng cố, vừa xây dựng dựa trên những phát hiện trước đó.

Yusef-Zadeh, Giáo sư vật lý và thiên văn học tại trường Khoa học và Nghệ thuật Weinberg thuộc Đại học Northwestern, cho rằng việc phát hiện ra “cư dân mới của các cấu trúc dường như đang hướng về lỗ đen” là một điều bất ngờ.

Yusef-Zadeh, người cũng là thành viên của Trung tâm Nghiên cứu và Khám phá Liên ngành về Vật lý Thiên văn, nói thêm: “Tôi thực sự choáng váng khi nhìn thấy những thứ này. Chúng tôi đã phải làm rất nhiều việc để chứng minh rằng chúng tôi không tự lừa dối mình. Chúng tôi phát hiện ra rằng những sợi này không phải là ngẫu nhiên mà dường như gắn liền với dòng chảy ra khỏi hố đen của chúng ta”.

Erika Hamden, trợ lý giáo sư thiên văn học tại Đại học Arizona, người không tham gia nghiên cứu cho biết những phát hiện liên quan đến lỗ đen cách Trái đất khoảng 26.000 năm ánh sáng là “thực sự thú vị” và “chứng minh vũ trụ đẹp như thế nào”.

Sagittarius A* “là lỗ đen siêu lớn gần chúng ta nhất, nhưng nó tương đối yên tĩnh và do đó hơi khó nghiên cứu thực sự. Nhưng công trình này cung cấp bằng chứng rằng gần đây nó đã giải phóng khá nhiều năng lượng vào không gian dưới dạng một tia phản lực và dòng chảy hình nón”.

Tìm hiểu thêm về Ngân hà

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy các cấu trúc bằng cách phân tích các hình ảnh chụp bởi kính viễn vọng MeerKAT của Đài quan sát thiên văn vô tuyến Nam Phi. Đây là đài thiên văn có 64 đĩa vệ tinh, mỗi đĩa có đường kính gần 20 mét và được kết nối trên phạm vi khoảng 8 km ở một khu vực dân cư thưa thớt.

Yusef-Zadeh cho biết: “Các quan sát MeerKAT mới đã thay đổi cuộc chơi. Đó thực sự là một thành tựu kỹ thuật của các nhà thiên văn vô tuyến”.

Bất chấp sự tương đồng giữa các sợi mới được phát hiện và những sợi được xác định vào năm 1984, các tác giả của nghiên cứu mới không nghĩ rằng các quần thể này có chung những đặc điểm.

Theo nhận định của các nhà thiên văn, các sợi thẳng đứng nằm vuông góc với mặt phẳng Ngân hà, trong khi các sợi nằm ngang lại song song với mặt phẳng Ngân hà và hướng tâm về phía lỗ đen. Các sợi thẳng đứng bao quanh tâm của Ngân hà, nhưng các sợi nằm ngang dường như trải rộng về phía lỗ đen.

Hamden cho biết: “Sự phân bố và trật tự của các sợi có thể giúp cho thấy vật chất đã di chuyển và biến dạng như thế nào trong quá khứ”.

Các tác giả công trình cho rằng hành vi của chúng cũng khác nhau: Các sợi nằm ngang mặt phẳng Ngân hà phát ra bức xạ nhiệt và vật chất liên quan đến các đám mây phân tử được nhúng một phần hoặc hoàn toàn vào dòng vật chất chảy ra từ lỗ đen. Các đám mây phân tử bao gồm khí, bụi và sao. Mặt khác, các sợi thẳng đứng có từ tính và giữ các electron tia vũ trụ chuyển động gần bằng tốc độ ánh sáng.

Yusef-Zadeh cho biết việc nghiên cứu sâu hơn về các sợi mới phát hiện có thể giúp họ “tìm hiểu thêm về đĩa bồi tụ và hướng quay của lỗ đen”. Đĩa bồi tụ của lỗ đen là cấu trúc mỏng, nóng do vật chất từ một ngôi sao gần đó bị kéo thành một vòng tròn xung quanh lỗ đen.

Còn Hamden cho biết, cần theo dõi để xác định xem dòng chảy có được điều khiển bằng phản lực từ lỗ đen để từ đó xác định xem có nhiều sợi hơn, xuất hiện ở cả hai phía của lỗ đen hay không. Tia phản lực trong bối cảnh này được hiểu là một chùm vật chất được phóng ra từ vật thể thiên văn.

Hamden giải thích: Một lỗ đen “thường phóng ra các tia đối xứng… vì vậy phải có một cặp. Một cách để xác nhận rằng cấu trúc các sợi được tạo ra bởi thứ gì đó giống như động cơ phản lực của máy bay là tìm cả hai mặt của nó. Điều này sẽ bổ sung “bức tranh phức tạp, năng động về Ngân hà của chúng ta”.

Yusef-Zadeh tin rằng công việc của họ “còn lâu mới hoàn thành” vì theo ông: “Chúng tôi luôn cần đưa ra những quan sát mới, đồng thời liên tục đặt lại vấn đề với các ý tưởng của mình cũng như mổ xẻ các phân tích của mình”.