tinh, có thể thấy được trên ảnh.
Chỗ phình ở trung tâm của các ngôi sao thuộc nhiều thiên hà,
ví dụ như thiên hà Milky
Way, có liên quan trực tiếp đến khối lượng của các hố đen bị
chôn bên trong. Các kích
cỡ của một thiên hà cũng có liên quan chặt chẽ đối với “thói
quen ăn uống” của hố
đen.
Hầu hết khối lượng của hố đen chính là tổng trọng lượng khí,
điều này chỉ ra rằng hố
đen cần có một thiên hà xung quanh ở phát triển.
Con ngựa màu đen
Quầng sáng vật chất tối bí ẩn được cho là lan truyền vào
không gian bao quanh các thiên
hà. “Chiếc máy phát” trọng lực vô hình này giữ một vai trò
quan trọng trong thiên hà
cũng như sự tạo thành hố đen.
Các giả thuyết tương tự
Nếu giả thuyết đồng tiến hóa thống trị, như hầu hết các nhà
nghiên cứu tin tưởng, thì hay
giả thuyết khác sẽ trở thành sai: một là thiên hà hình thành
đầu tiên và dẫn tới sự phát
triển của hố đen; hai là hố đen hình thành trước, cung cấp
hạt giống để thiên hà kết
hợp lại. Cũng có thể các dạng thiên hà khác nhau hình thành
bằng những phương tiện
khác nhau, và quá trình đồng tiến hóa chỉ có thể mô tả một
con đường dẫn tới sự hoàn
thiện của thiên hà.
Vào đầu tháng này, Windhorst cùng cộng sự Haojing Yan sẽ
công bố bức ảnh chụp được
bằng kính viễn vọng không gian Hubble thể hiện hình ảnh các
thiên hà bình thường ở xa
nhất từng quan sát được.
Mặc dù bị kéo căng và hơi méo mó bởi
tác
động của kỹ thuật quan sát, các thiên
hà mới
được phát hiện khá giống với thiên hà
Milky
Way của chúng ta. Chúng tồn tại từ các
đây 13
tỷ năm, trong vòng 1 tỷ năm sau vụ nổ
Big
Bang.
Trên thực tế các vật thể song hành
được phát
hiện qua những quan sát riêng biệt
thuộc Khảo
sát bầu trời kỹ thuật số Sloan rất rắn
chắc và
sáng rực rỡ chính là các chuẩn tinh.
Những
thiên hà sáng chói chính là vì mỗi một
thiên hà
đều có một lỗ đen khổng lồ nằm ở
trung tâm.
Khối lượng của hố đen tương đương
với một tỷ
mặt trời hoặc hơn thế, tất cả đều được
nén vào
tromg một diện tích mà có lẽ còn nhỏ
hơn hệ
mặt trời của chúng ta.
Ở gần các chuẩn tinh là các thiên hà Lực hút tạo thành đã hút
tất cả khí xung quanh.
thông thường có lẽ chỉ vừa đi qua giai Vật chất được gia tốc
đến gần tương đương với
đoạn chuẩn tinh, có thể thấy được trên tốc độ ánh sáng, bị
làm nóng cực độ rồi bị nuốt
ảnh. (Ảnh: Space) chửng. Quá trình này
không hiệu quả hoàn toàn
mà vẫn có sản phẩm phụ: một lượng lớn năng lương, chính
là sóng radio, tia X và ánh
sáng bình thường – chiếu sáng toàn bộ khung cảnh.
Chuẩn tinh dường như cũng được bao quanh bởi các quần
sáng của vật chất tối, đây là
một thành phần bí ẩn không quan sát được của mọi thiên hà.
Các nhà nghiên cứu đang
dần nhận ra rằng đồng tồn tại và xen lẫn vật chất tối chính là
vùng sao và khí vỡ vụn lớn
bằng hoặc thậm chí lớn hơn thiên hà của chúng ta.
Không thể có sự trùng hợp ngẫu nhiên khi mà hai phát hiện –
chuẩn tinh ở phía xa và
các thiên hà thông thường – được công bố cùng lúc lại hội
nghị của Hiệp hội thiên văn
học Hoa Kỳ (AAS) vào ngày 9 tháng 1. Quá trình đồng tiến
hóa đã cùng hiển hiện trong
trí óc của những người khám phá.
Trong số những tác động đáng kể của giả thuyết đồng tiến
hóa chính là khả năng đáp lại
câu hỏi về gà và trứng tồn tại từ lâu trong lĩnh vực thiên văn
học: Cái gì xuất hiện
trước, thiên hà hay hố đen?
Windhorst đặt ra câu hỏi: “Thế còn cả hai cùng xuất hiện thì
sao? Trên thực tế bạn có
thể có thiên hà hình thành đồng thời với một hố đen đang lớn
dần lên”.
Urry dù không tham gia vào quá trình khám phá nhưng khi
được đề nghị phân tích vấn
đề đã giải thích như thế này: “Chúng tôi tin rằng các thiên hà
và chuẩn tinh có mối liên
hệ mật thiết, thực tế chuẩn tinh là một pha trong quá trình tiến
hóa thiên hà. Đối với
bức tranh hiện nay của chúng ta, khi mỗi một thiên hà hình
thành và sụp đổ nó phải trải
qua một pha chuẩn tinh ngắn”.
Vậy khi một chuẩn tinh nằm in lìm, những gì còn lại sẽ được
gắn kết với thiên hà bình
thường – những ngôi sao, khí vần vũ xung quanh một cái hố
vật chất bí ẩn nằm ở trung
tâm.
Tuy nhiên chuẩn tinh là một nhân vật không dễ gần. Chuẩn
tinh là một cái tên ngắn
gọn cho cụm từ “nguồn radio giống sao”, các nhà thiên văn
học ban đầu còn nhầm lẫn
nó với các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta vào thời kỳ
những năm 1960. Khi một
chuẩn tinh phát sáng, độ sáng của nó có thể vượt qua cả ánh
sáng của một ngàn thiên hà
thông thường. Chuẩn tinh chiếu sáng cho toàn bộ thiên hà
“nhà” của nó, sáng đến nỗi
các nhà khoa học không thể nhìn thấy nhân tố gây ra mọi
chấn động trong đó. Tấm màn
che sẽ được vén dần lên khi bạn đọc bài này. Tuy nhiên khi
thị lực của kính viễn vọng
được mở rộng để nhìn được sâu xa hơn trong quá khứ, dữ
liệu cũng được đưa ra xử lý
bằng các mô hình máy tính hiện đại.
Ý tưởng rút ra
Theo Martin Haehnelt thuộc Đại học Cambridge, các mô
phỏng về quá trình đồng
tiến hóa bắt đầu xuất hiện từ giữa những năm 1990 khi mà
các nhà nghiên cứu tìm
ra nhưng đầu mối cho thấy sự xuất hiện của một lỗ đen khá
lớn nằm ở trung tâm
thiên hà có liên quan đến hình dạng của thiên hà đó. Chỉ có
các thiên hà với thành
phần phình hình cầu mới có các lỗ đen siêu lớn cư ngụ.
Thiên hà Milky Way, nếu có thể nhìn được từ ngoài rìa, sẽ là
một ví dụ thích hợp về một
trong những chỗ phình của thiên hà. Milky Way nhỏ hơn rất
nhiều thiên hà, và nó có
một hố đen cũng nhỏ hơn tương ứng, vào khoảng 2,6 triệu
lần mặt trời. Theo các nhà
thiên văn học, nó chắc chắn đã từng trải qua giai đoạn chuẩn
tinh.
Vào giữa những năm 1990, không ai biết chắc chắn hố đen
phổ biến như thế nào. Giả
thuyết cùng với các dữ liệu quan sát đã dẫn đến một khả
năng rằng chúng tồn tại ở khắp
nơi.
Sau đó vào năm 2000, các nhà thiên văn học tìm được bằng
chứng thuyết phục cho thấy
các hố đen lẩn quất sâu bên trong nhiều và có lẽ mọi thiên hà
có vùng phình sao ở trung
tâm. Bên cạnh đó, một phân tính cũng cho thấy có mối liên hệ
trực tiếp giữa khối
lượng của mỗi hố đen và hình dạng cũng như phạm vi của
chỗ phình, dẫn tới kích
cỡ chung của thiên hà.
Tại một hội nghị của AAS vào tháng 6 năm 2000, John
Kormendy thuộc Đại học Texas
tại Austin đã công bố các bằng chứng về 10 hố đen ma mút
với khối lượng có liên quan
tới chỗ phình trong thiên hà của chúng. Kormen làm việc
trong một nhóm các nhà
nghiên cứu lớn do nhà thiên văn học Douglas Richstone
thuộc Đại học Michigan chỉ
đạo. Hiện nay một vài nhà nghiên cứ cho rằng, nghiên cứu
này cùng với các nghiên cứu
khác tiến hành gần nhau đóng vai trò là một bước ngoặt
chung cho quá trình đồng
tiến hóa, tiến tới gian đoạn thăng bằng định lượng ổn định.
Haehnelt cho biết: “Quan điểm về quá trình đồng tiến hóa của
các thiên hà và các hố
đen khổng lồ sau đó được thảo luận và chấp nhận rộng rãi
hơn”.
Các bằng chứng tiếp tục được thu thập thêm. Vào năm 2001,
hai nhóm nghiên cứu riêng
biệt chứng minh được rằng nhiều thiên hà nhỏ hơn không có
chỗ phình dường như cũng
không có các hố đen đáng kể.
Trong vòng 6 tháng qua, các nghiên cứu quan trọng khác
cũng đã được tiến hành, mang
lại lời khẳng định độc lập cho một số nghiên cứu ban đầu.
Theo Haehnelt, “ngày một rõ
ràng rằng các hố đen siêu lớn có thể thay đổi đáng kể cấu
trúc và sự tiến hóa của các
thiên hà”.
Hội nghị khoa học quy mô lớn đầu tiên về quá trình đồng tiến
hóa – dấu hiệu chắc chắc
về giả thuyết có một không hai này – đã được tổ chức chỉ
mới 3 tháng trước do đài quan
sát Carnegie uy tín tài trợ.
Có rất nhiều biến thể khác về giả thuyết đồng tiến hóa cơ
bản. Mỗi một phiên bản lại cố
gắng giải thích một sự thật gây tranh cãi: trong một cái chớp
mắt của vũ trụ - chỉ
khoảng một nửa tỷ năm, các khối cầu vật chất vô hình được
hình thành; một vài trong
số đó đạt khối lượng tương đương với một tỷ mặt trời hoặc
hơn thế nữa, điều khiển hình
dạng cũng như kết cấu của các khối kết tụ đang xoay tít bao
gồm những ngôi sao mới
hình thành.
Quá trình đồng tiến hóa cũng chưa phải đã hoàn thiện. Tuy
nhiên một số người cho rằng
một hố đen vĩ đại có lẽ sụp đổ bên ngoài đám mây tiền thiên
hà, và đóng vai trò như
một động cơ đã sẵn sàng để điều khiển quá trình phát triển
thiên hà về sau. Ngay cả
những người ủng hộ trung thành cho giả thuyết cũng cho
rằng vẫn còn những giả thuyết
có khả năng khác, chứ không hẳn là hoàn toàn bị bác bỏ.
Những giả thuyết đó cho rằng
hố đen khổng lồ hình thành trước. Còn một số người khác lại
quy cho thiên hà trách
nhiệm điều khiển quá trình hình thành hố đen.
Nếu hố đen phát triển gia tăng, thì không xác định được rõ
ràng liệu sự hình thành phối
hợp xảy ra từ giai đoạn đầu, hay nhảy vào sau khi một lượng
khối lượng nhất định đã
hình thành.
Martin Rees, người cộng tác với Haehnelt kiêm tác giả của
những bài viết khoa học đầu
tiên trả lời cho câu hỏi này, cho biết: “Tôi cho rằng chúng ta
vẫn chưa xác định được rõ
liệu hố đen có giữ vai trò nào trong quá trình hình thành
những thiên hà đầu tiên hay
không”.
Ông nói tiếp: “Trên thực tế, có rất nhiều tranh luận xung
quanh vấn đề liệu hố đen có
thể hình thành trong những thiến hà rất nhỏ, và liệu có sự liên
hệ nào giữa hố đen ‘nhỏ’
hình thành như điểm dừng trong quá trình tiến hóa của các vì
sao lớn và những hố đen
có khối lượng bằng một triệu hệ mặt trời tồn tại trong trung
tâm của các thiên hà hay
không”.
Một vật chất tối khác
Xen vào biểu thức là một ẩn số chưa hề được biết đến: vật
chất tối. Các nhà nghiên cứu
tin rằng vật chất chưa hề được phát hiện này tràn ngập mọi
thiên hà. Quầng sáng của nó
bao quanh thiên hà Milky Way. Vật chất tối không tương tác
với ánh sáng, nhưng nó có
sở hữu trọng lực lớn, hoạt động như keo dính vô hình giúp
gắn kết các thiên hà với
nhau.
Vật chất tối được tính đến trong những mô hình đồng tiến
hóa dẫn dầu nhưng chỉ ở mức
khái quát. Tuy nhiên một số nhà nghiên cứu cho rằng vật chất
tối, hơn cả hố đen, rõ
ràng có liên quan đến sự hình thành và phát triển thiên hà.
Một đám khí hố đen giống như con vật thèm ăn. Thói
quen ăn
uống cẩu thả của nó tạo ra các sản phẩm phụ là năng
lượng điện
tử, từ sóng radio đến tia X, thắp sáng toàn bộ không
gian xung
quanh, che dấu những gì đang diễn ra. Và đây chính
là điều tạo
nên chuẩn tinh. (Ảnh: Aurore Simonnet, Đại học
Sonoma)
Chỉ vừa mới tuần trước thôi bằng chứng trực tiếp đầu tiên về
quầng sáng vật chất tối bao
quanh những chuẩn tinh đầu tiên được công bố. Phát hiện do
Rennan Barkana thuộc đại
học Tel Aviv cùng nhà thiên văn học Abraham Loeb thuộc đại
học Harvard tìm ra chính
là khái niệm đại cương đầu tiên về giải phẫu học của các
chuẩn tinh nằm ở xa chúng ta
nhất. Quan trọng là nó ủng hộ cho quan điểm cơ bản về đồng
tiến hóa. Nhưng nó cũng
làm rõ ràng không thể phủ nhận vai trò một chương sách
trong cuốn sách về giả thuyết
đồng tiến hóa của vật chất tối.
Laura Ferrrarese, nhà vật lý học thuộc đại học Rutgers, đã
phân tích phát hiện vật chất
tối này. Theo bà, phát hiện cho thấy một hố đen siêu lớn, các
vì sao xung quanh nó, và
quầng sáng vật chất tối bao quanh phối hợp hài hòa để tạo
nên cấu trúc.
Cân nhắc với các bằng chứng khác, Ferrarese nhận thấy vai
trò của vật chất tối còn lớn
hơn, hiển nhiên hơn nhiều giả thuyết gia từng nhận xét.
Bà nói: “Có mối liên hệ quan sát được giữa khối lượng của
hố đen và khối lượng của
quầng sáng vật chất tối, không nhất thiết phải là khối lượng
của thiên hà”.
Mặc dù thông tin còn mờ nhạt và còn nhiều suy nghĩ khác
nhau, các giả thuyết gia phải
nghiên cứu để giải thích một sự thật gây sửng sốt: Vào
khoảng 300 triệu năm đến 800
triệu năm sau Big Bang, những hố đen đầu tiên được hình
thành rồi “ăn ngấu
nghiến” để đạt tới khối lượng lớn hơn 1 tỷ mặt trời.
Trước khi suy nghĩ về cách mà những tay vật Sumo của vũ
trụ thời kỳ đầu này di chuyển
cơ thể trong một trận đấu vật thì hay cân nhắc điều này: Một
hố đen có thể nuốt chưa
đầy 1% tổng khối lượng của thiên hà mà nó “thả neo”.
Tỏa sáng trong thời kỳ tăm tối
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét