Mô phỏng chứng tỏ lỗ đen siêu khối lượng có thể hình thành từ những “kẻ” bị sáp nhập

Một nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học đến từ nhiều viện nghiên cứu của Mỹ, 1 viện nghiên cứu của Ấn Độ và Hungary đã tạo ra những mô phỏng có thể giải thích các lỗ đen được hình thành ở gần các lỗ đen siêu khối lượng tại trung tâm của các thiên hà có thể lớn hơn người ta chờ đợi.

Trong công bố “Hierarchical black hole mergers in active galactic nuclei” xuất bản trên Physical Review Letters, nhóm nghiên cứu miêu tả cách họ tạo ra các mô phỏng và những gì chúng chứng tỏ.

Các nghiên cứu trước đã cho thấy, các lỗ đen được hình thành từ cái chết của một ngôi sao không thể vượt quá khối lượng 40 lần mặt trời – các ngôi sao nặng hơn có thể có nhiều hạt nhân, điều đó gợi ý chúng có thể xếp thành các cặp siêu tân tinh không bền. Nhưng các nhà nghiên cứu làm việc tại dự án LIGO và VIRGO đã tìm thấy bằng chứng về các lỗ đen lớn hơn ngưỡng khối lượng 40 lần mặt trời. Một vài người trong lĩnh vực nghiên cứu này đã đề xuất, nhiều lỗ đen có thể là kết qủa của những va chạm và sáp nhập ngẫu nhiên với những lỗ đen khác – nhưng đến giờ thì ý tưởng này vẫn chưa được phát triển một cách đầy đủ.

Trong một nỗ lực mới, các nhà nghiên cứu đã xây dựng trên cơ sở những nghiên cứu trước, vốn đề xuất bản chất của các lỗ đen: những lỗ đen tồn tại ở gần trung tâm của một thiên hà có thể dao động hướng về một vòng tròn tồn tại quanh một lỗ đen siêu khối lượng ở ngay trung tâm của thiên hà đó. Rất nhiều lỗ đen bị “mắc kẹt” trong vòng này và có thể tập hợp trong cái gọi nhân thiên hà hoạt động. Trong một kịch bản thì một trong số các lỗ đen này có thể dao động đủ gần với lỗ đen khác rồi hai lỗ đen này có thể bị tác động qua lực hấp dẫn của một lỗ đen khác, cuối cùng là một vụ sáp nhập xảy ra. Với một kịch bản như vậy, có thể có nhiều vụ sáp nhập tương tự xảy ra với lỗ đen khác, kết quả là lỗ đen này trở nên lớn hơn và lớn hơn nữa. Để kiểm tra lý thuyết này, các nhà nghiên cứu đã đưa dữ liệu miêu tả các hoạt động đó vào một máy tính và từ các mô phỏng để ước tính khả năng có thể lớn hơn những lỗ đen bình thường. Họ cho biết các mô phỏng chứng tỏ các lỗ đen hình thành từ các vụ sáp nhập có thể lớn hơn nhiều so với các lỗ đen thông thường trong nhiều điều kiện, ở phạm vi khối lượng từ 60 đến 80 lần mặt trời. Nhóm nghiên cứu cũng tìm thấy rất nhiều lỗ đen có thể có spin theo hướng ngược lại với chuyển động quỹ đạo của chúng.

Tô Vân dịch

Nguồn: https://phys.org/news/2019-11-simulations-massive-black-holes-mergers.html