Khoa học phát hiện ra ngôi sao bay nhanh nhất Dải Ngân hà, đạt tới 8% vận tốc ánh sáng

Công nghệ 15/08/2020 - 15:56

Đây là chỉ là một trong tổ hợp nhiều ngôi sao đang bay quanh hố đen khổng lồ Sagittarius A* nằm tại trung tâm thiên hà ta đang sống.

Khoa học phát hiện ra ngôi sao bay nhanh nhất Dải Ngân hà, đạt tới 8% vận tốc ánh sáng - ảnh 1

Đây là chỉ là một trong tổ hợp nhiều ngôi sao đang bay quanh hố đen khổng lồ Sagittarius A* nằm tại trung tâm thiên hà ta đang sống.

Tại trung tâm Dải Ngân hà của chúng ta, các nhà khoa học vừa phát hiện ra ngôi sao mới đang quay quanh hố đen khổng lồ Sagittarius A*. Nhóm nghiên cứu đặt tên cho ngôi sao này là S4714 và họ khẳng định: đây là ngôi sao bay nhanh nhất thiên hà ta đang sống. Ít ra là S4714 sẽ vẫn giữ kỷ lục này cho tới khi ta tìm thấy một “Usain Bolt” khác trong Dải Ngân hà.

Trong quỹ đạo bay của mình, S4714 chạm tới tốc độ khoảng 8% tốc độ ánh sáng, tức là khoảng 24.000 km/s, nhưng đây vẫn chưa phải điều khiến giới khoa học ngạc nhiên nhất. S4714 chỉ là một thành viên trong một nhóm sao mới được phát hiện ra, cùng quay quanh hố đen khổng lồ Sagittarius A* ở cự ly gần chưa từng thấy. 

Khoa học phát hiện ra ngôi sao bay nhanh nhất Dải Ngân hà, đạt tới 8% vận tốc ánh sáng - ảnh 2

Sagittarius A*.

Khám phá mới này không chỉ cho thấy vẫn còn những ngôi sao “liều lĩnh” bay gần hố đen khổng lồ, mà còn cho thấy bằng chứng về một loại sao mới - một khái niệm được nêu lên từ gần 20 năm trước: đó là những ngôi sao bay gần hố đen sẽ bị bóp nghẹt bởi lực hấp dẫn khổng lồ phát ra từ ngôi sao; khoa học đặt tên cho những tinh cầu này là “squeezar”.

Khu vực trung tâm Dải Ngân hà của chúng ta khá yên ắng so với những nơi tương tự khác, tuy nhiên môi trường xung quanh hố đen vẫn ẩn chứa những hoạt động khiến khoa học bàng hoàng. Các nhà thiên văn học quan sát vùng không gian này đã phát hiện ra một lượng kha khá sao bay quanh hố đen Sagittarius A* với quỹ đạo hình elipse. Được gọi là các “sao S - S star”, chúng sẽ là các “vệ tinh” cho phép ta luận ra các đặc điểm của hố đen khổng lồ.

Nhiều năm trời, một ngôi sao có tên S2 được cho là nằm ở vị trí gần hố đen nhất. Mất 16 năm S2 mới hoàn thành một vòng quay quanh Sagittarius A* và khi nó ở gần hố đen nhất, nó chỉ cách Sagittarius A* 18 tỷ kilomet, khiến tốc độ ngôi sao S2 chạm ngưỡng 3% vận tốc ánh sáng.

Nhưng năm ngoái, một nhóm các nhà nghiên cứu, dẫn dắt bởi nhà vật lý thiên văn Florian Peissker tới từ Đại học Cologne đã phát hiện ra một ngôi sao ít sáng hơn, nằm gần hố đen hơn: ấy là S62. Với thời gian hoàn thành quỹ đạo là 9,9 năm và bay sát hố đen tới khoảng cách 2,4 tỷ kilomet, S62 gần Sagittarius A* hơn cả khoảng cách giữa Sao Thiên Vương với Mặt Trời. Tốc độ của S62 đạt mốc 20.000 km/s, khoảng 6,7% vận tốc ánh sáng.

Thế nhưng đó chưa phải tất cả các phát hiện mà nhóm của Peissker có được: dữ liệu nhiều năm nghiên cứu chỉ ra rằng có 5 ngôi sao khác còn bay gần Sagittarius A* hơn cả, ấy là S4711, S4712, S4713, S4714 và S4715.

Trong số đó, có S4711 và S4714 là hai thiên thể rất đáng chú ý. 

Khoa học phát hiện ra ngôi sao bay nhanh nhất Dải Ngân hà, đạt tới 8% vận tốc ánh sáng - ảnh 3

Chữ X màu xanh là Sagittarius A*.

S4711 là một sao khổng lồ xanh lớp B có tuổi thọ 150 triệu năm, bay với quỹ đạo ngắn hơn cả S62 khi nó hoàn thành một vòng quanh Sagittarius A* sau mỗi 7,6 năm; khoảng cách gần nhất giữa nó và hố đen trung tâm nhất là 21,5 tỷ kilomet.

Trong khi đó, S4714 có quỹ đạo dài hơn - khoảng 12 năm nhưng hình elipse mà S4714 vẽ nên thon dài vô cùng; thực tế, nó chạm gần tới mức thon dài tối đa mà một quỹ đạo ổn định có thể có. Độ lệch của quỹ đạo được mô tả từ 0 tới 1, với 0 là đường tròn hoàn hảo và 1 là khi thiên thể bay lệch khỏi quỹ đạo, thì S4714 có độ lệch là 0,985.

Khi gần Sagittarius A* nhất, nó chỉ cách hố đen “vỏn vẹn” 1,9 tỷ kilomet. Và ở vị trí này, ngôi sao bay với vận tốc 24.000 km/h, để rồi phóng ra xa tới khoảng cách 250 tỷ kilomet khỏi hố đen - khoảng cách xa nhất mà nó đạt được trong quỹ đạo bay của mình.

Theo lời giáo sư Peissker, đây là những ứng cử viên sáng giá nhất cho khái niệm “squeezar”: Năm 2003, hai nhà vật lý thiên văn Tal Alexander và Mark Morris đề xuất rằng có một lớp sao bay lệch tâm quanh hố đen khổng lồ, với mỗi vòng, lực thủy triều - lực tidal sẽ biến một phần nhỏ năng lượng sinh ra từ quỹ đạo ngôi sao thành nhiệt. Đầu tiên, lượng nhiệt này sẽ khiến ngôi sao sáng hơn và thứ hai, nó sẽ khiến ngôi sao phân rã dần. Nói một cách khác, squeezar là các ngôi sao chết đang quay quanh một thiên thể lớn.

Lực thủy triều - lực tidal, loại lực kéo một vật thể lại gần và ra xa một khối tâm của một vật thể khác, sinh ra do sự khác biệt giữa trường hấp dẫn giữa hai vật thể; ví dụ về lực tidal là thủy triều hay việc mỳ Ý hóa - vật thể bị kéo dãn tới mức cực điểm đơn cử như khi bị hút vào hố đen.

Khoa học phát hiện ra ngôi sao bay nhanh nhất Dải Ngân hà, đạt tới 8% vận tốc ánh sáng - ảnh 4

Mô tả khái niệm mỳ Ý hóa - spaghettification.

Ít nhất, ta có S4711 và S4714 là ứng cử viên squeezar”, Peissker nói. “Tôi có thể nhận định chắc chắn S4711 sẽ là một squeezar bởi các yếu tố quỹ đạo của nó ứng với những gì Tal Alexander đã nói năm 2003. Nếu vậy, S4711 sẽ là squeezar đầu tiên được con người phát hiện”.

Nếu khẳng định trên là đúng, những ngôi sao kia sẽ giúp ta hiểu hơn về tương tác giữa hố đen và những ngôi sao bay quanh chúng - những “miếng mồi” ngon rồi sẽ chui vào bụng con quái vật đói ăn kia. Quan sát những hoạt động này là cơ hội để ta hiểu hơn về không gian bao la.

Ví dụ, ta đã sử dụng ngôi sao S2 để thử nghiệm thuyết tương đối. Cả cái cách ánh sáng bị kéo giãn khi nó tiến tới gần hố đen, và cả cái cách quỹ đạo của nó biến đổi như màn hình máy đo nhịp thở, đều khẳng định giả thuyết của Einstein.

Các nhà khoa học chưa có dịp thử nghiệm những bài thử mới, mà công cụ SINFONI - thiết bị đo quang phổ cận hồng ngoại đã dừng hoạt động, nên quan sát các ngôi sao ứng cử viên squeezar này vẫn chưa có thêm nhiều tiến triển. Nhưng chắc chắn, đây sẽ là vùng trời thú vị cho khoa học đào sâu nghiên cứu.

Quanh Sagittarius A*, rất có thể còn những ngôi sao khác nữa bay nhanh hơn, với quỹ đạo bị che khuất bởi lý do nào chưa rõ. Bằng một kính thiên văn mạnh mẽ hơn sẽ lên không trong thời gian tới, ta sẽ có thể nhìn sâu hơn vào không gian quanh hố đen khổng lồ.

Tham khảo ScienceAlert

Link bài gốc Lấy link