Phát hiện này được công bố dưới dạng bản thảo trên arXiv vào ngày 14/7 và được trình bày tại hội nghị sóng hấp dẫn GR-Amaldi ở Glasgow (Anh) trong bối cảnh nguồn tài trợ cho nghiên cứu sóng hấp dẫn tại Mỹ đang đối mặt nguy cơ cắt giảm nghiêm trọng.
 |
Hình minh họa. Nguồn: SPL |
Kể từ phát hiện đầu tiên năm 2015, hàng trăm vụ hợp nhất đã được ghi nhận nhờ sóng hấp dẫn. Nhưng vụ hợp nhất mới nhất mới nhất này, được ghi nhận vào tháng 11/2023, là lớn chưa từng thấy. Bằng cách mô hình hóa tín hiệu do LIGO phát hiện, các nhà khoa học tính toán rằng sự kiện này, được đặt tên là GW231123, xảy ra giữa hai lô đen có khối lượng khoảng 100 và 140 lần khối lượng Mặt trời, hợp nhất thành một lỗ đen cuối cùng nặng khoảng 225 lần khối lượng Mặt trời, lớn hơn khoảng 50% so với kỷ lục trước đó.
Phần lớn các sự kiện mà LIGO ghi nhận liên quan đến lỗ đen có khối lượng sao - tức lỗ đen có khối lượng từ vài lần đến khoảng 100 lần khối lượng của Mặt trời, được cho là hình thành từ các vụ nổ siêu tân tinh khi những ngôi sao lớn chết đi. Tuy nhiên, hai lỗ đen trong vụ sáp nhập GW231123 lại nằm trong khoảng 60–130 lần khối lượng Mặt trời, khoảng mà các lý thuyết hiện nay cho rằng quá trình hình thành lỗ đen không xảy ra mà sao sẽ nổ tung. "Vậy nên chúng có lẽ không hình thành theo cơ chế thông thường," nhà vật lý Mark Hannam tại Đại học Cardiff (Anh) - thành viên mạng lưới hợp tác LVK (bao gồm LIGO, Virgo ở Ý và KAGRA ở Nhật Bản), cho biết.
Thay vào đó, hai lỗ đen này có thể là kết quả của những vụ hợp nhất trước đó - tức là sự hợp nhất theo kiểu bậc thang, trong đó các vật thể lớn hình thành qua nhiều lần hợp nhất liên tiếp - dẫn đến sự kiện mà LIGO ghi nhận, ước tính xảy ra cách đây từ 0,7 đến 4,1 tỷ parsec (tương đương 2,3–13,4 tỷ năm ánh sáng).
Các mô hình cũng chỉ ra rằng hai lỗ đen này quay cực kỳ nhanh - khoảng 40 vòng/giây - gần với giới hạn tốc độ quay cực đại lỗ đen có thể đạt tới mà vẫn giữ được sự ổn định, như thuyết tương đối rộng của Einstein dự đoán.
Cả tốc độ quay và khối lượng đều có thể cung cấp manh mối về cách lỗ đen phát triển trong vũ trụ. Một trong những câu hỏi lớn của thiên văn học là các lỗ đen siêu lớn - nằm ở trung tâm các thiên hà như Dải Ngân Hà - đã hình thành như thế nào từ thuở sơ khai của vũ trụ.
Hiện có rất nhiều bằng chứng cho sự tồn tại của lỗ đen có khối lượng sao và lỗ đen siêu lớn (từ hơn 1 triệu lần khối lượng Mặt trời trở lên), nhưng lỗ đen có khối lượng trung gian, trong khoảng từ 100 đến 100.000 lần khối lượng Mặt trời - lại rất hiếm gặp. "Chúng ta gần như không thấy chúng," Natarajan cho biết.
Phát hiện này có thể chỉ ra rằng "những lỗ đen có khối lượng trung gian có vai trò nhất định trong sự tiến hóa của thiên hà," Hannam nói. Ông cho rằng, có thể các vụ hợp nhất liên tiếp vừa làm tăng khối lượng vừa làm tăng tốc độ quay của lỗ đen được hình thành.
Hiểu biết về sự hợp nhất của các lỗ đen có thể bị ảnh hưởng bởi kế hoạch cắt giảm ngân sách của chính quyền Tổng thống Donald Trump đối với Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF), cơ quan quản lý LIGO. Theo đề xuất, một trong hai đài quan sát của LIGO sẽ phải đóng cửa.
Việc đóng cửa một trong hai đài quan sát sẽ là một "thảm họa", nhà vật lý thiên văn lý thuyết Priyamvada Natarajan từ Đại học Yale (Mỹ), người không tham gia nghiên cứu, bình luận. "Khám phá này sẽ không thể thực hiện được nếu một trong hai đài quan sát bị đóng cửa."
Những nâng cấp dự kiến cho LIGO trong vài năm tới, cùng với việc bổ sung các máy dò mới trên toàn cầu - bao gồm một trạm tại Ấn Độ - có thể giúp năng lực nghiên cứu sóng hấp dẫn tăng mạnh, mở rộng một lĩnh vực thiên văn học vẫn còn non trẻ.
"Chúng ta sẽ quan sát thấy hàng nghìn lỗ đen nữa trong vài năm tới," Hannam nói. "Đã có những khoản đầu tư khổng lồ và chúng mới chỉ bắt đầu mang lại hiệu quả."
Nguồn:
https://arxiv.org/abs/2507.08219
http://nature.com/articles/d41586-025-02212-7
Phạm Nhung