Nắm bắt được hình ảnh chưa từng có về lỗ đen siêu khối lượng đang hoạt động
Các nhân thiên hà đang hoạt động như các lỗ đen siêu khối lượng tại tâm của các thiên hà. Khi vật chất rơi vào những lỗ đen đó, nguồn năng lượng khổng lồ phát ra, khiến cho các nhân thiên hà hoạt động, hay AGN, một trong những hiện tượng mãnh liệt bậc nhất có thể quan sát được trong vũ trụ.
Các nhà vũ trụ học ở Arizona đã tạo ra những bức ảnh trực tiếp có độ phân giải cao nhất từ trước đến nay về một nhân thiên hà hoạt động trong hồng ngoại, bằng việc sử dụng Giao thoa kế viễn vọng hai mắt lớn (Large Binocular Telescope Interferometer).
Các nhà nghiên cứu từ Viện Thiên văn học Max Planck ở Đức cũng tham gia vào nghiên cứu này. Họ xuất bản phát hiện của mình trên tạp chí Nature Astronomy.
“Giao thoa kế viễn vọng hai mắt lớn có thể được coi như kính viễn vọng cực lớn đầu tiên, vì vậy vô cùng phấn khích để chứng minh nó”, theo Jacob Isbell, một nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ tại Đài quan sát Steward của U of A và là tác giả đầu của bài báo.
Mỗi thiên hà đều có một lỗ đen siêu khối lượng ở trung tâm. Một số được coi là vẫn đang hoạt động khi những số khác lại im lìm, phụ thuộc vào cách vật liệu nhanh chóng rơi vào nó nhanh như thế nào, Isbell nói. Có một cái đĩa quanh lỗ đen đó, sáng lên nhiều hơn khi có nhiều vật liệu rơi vào đó. Nếu như cái đĩa bồi đủ bừng sáng lên thì lỗ đen được coi là lỗ đen siêu khối lượng hoạt động. Nhân thiên hà hoạt động tồn tại ở thiên hà NGC 1068, hàng xóm của dải Ngân hà, là một trong những thiên hà gần nhất và được coi là đang hoạt động.
Kính viễn vọng hai mắt lớn đặt tại đỉnh núi Graham ở Đông Bắc Tucson. Nó vận hành cả hai tấm gương có đường kính 8,4 mét một cách độc lập, về cơ bản có chức năng như hai kính viễn vọng riêng biệt được đặt cạnh nhau.
Giao thoa thế viễn vọng đôi mắt lớn được kết hợp với ánh sáng từ cả hai tấm gương, cho phép những quan sát có độ phân giải cao hơn so với chỉ sử dụng một trong hai tấm. Kỹ thuật hình ảnh này đã được sử dụng thành công trước đây trong nghiên cứu về núi lửa trên bề mặt mặt trăng Io của sao Mộc. Kết quả từ nghiên cứu này đã khuyến khích các nhà nghiên cứu sử dụng giao thoa kế để nhìn vào một nhân thiên hà đang hoạt động.
“Nhân thiên hà hoạt động trong thiên hà NGC 1068 sáng đặc biệt, vì vậy là cơ hội hoàn hảo để thử nghiệm phương pháp này”, Isbell nói. “Những bức ảnh trực tiếp có độ phân giải cao nhất về một nhân thiên hà hoạt động đã có từ việc áp dụng phương pháp này”.
Nhóm hợp tác giao thoa thế viễn vọng đôi mắt lớn do Steve Ertel, một nhà thiên văn học của Đài quan sát Steward, dẫn dắt. Thông qua giao thoa kế này, nhóm nghiên cứu có thể quan sát nhiều hiện tượng vũ trụ diễn ra cùng lúc ở nhân thiên hà đang hoạt động.
Cái đĩa sáng xung quanh lỗ đen siêu khối lượng phát ra rất nhiều tia sáng, đẩy bụi vũ trụ như những con thuyền buồm tí hon, một hiện tượng được biết đến như áp suất ánh sáng.
Các hình ảnh tiết lộ một luồng gió bụi bặm thổi ra là nguyên nhân dẫn đến áp suất ánh sáng. Song song với đó, cũng có nhiều vật liệu sáng lên, được coi là được chiếu sáng bởi chính cái đĩa bồi sáng đó.
Bằng việc so sánh những hình ảnh mới với những quan sát quá khứ, các nhà nghiên cứu đã có thể ràng buộc phát hiện này với luồng tia sóng vô tuyến thổi qua thiên hà, bắn phá và gia nhiệt những đám mây khí phân tử và bụi. Phản hồi của tia vô tuyến và sự tương tác giữa các luồng tia cực mạnh của bức xạ và các hạt phát xạ từ các lỗ đen siêu khối lượng và môi trường xung quanh chúng.
Hình ảnh trực tiếp với những kính viễn vọng cực lớn như Giao thoa kế viễn vọng đôi mắt lớn và thiết bị sắp tới là Kính viễn vọng Magellan vĩ đại ở Chile khiến cho có thể phân biệt được phản hồi từ tia vô tuyến và gió bụi một cách đồng thời. Trước đây, vô số quá trình bị pha trộn do độ phân giải thấp nhưng giờ thì có thể nhìn thấy tác động riêng rẽ của chúng, Isbell nói.
Nghiên cứu này chứng tỏ môi trường của nhân thiên hà hoạt động có thể rất phức tạp và phát hiện mới giúp hiểu tốt hơn về tương tác của nhân thiên hà hoạt động với thiên hà chủ của nó.
“Dạng hình ảnh này có thể sử dụng trên bất kỳ vật thể thiên văn nào”, Isbell nói. “Chúng tôi đã sẵn sàng nhìn vào các đĩa quang các ngôi sao hoặc các ngôi sao đang tiến hóa cực lớn với những lớp bụi đang phát triển xung quanh chúng”.
Thanh Hương dịch từ The University of Arizona
