Kính James Webb phát hiện lỗ đen 'háu đói' lâu đời nhất và xa nhất vũ trụ

Lỗ đen này cư trú trong thiên hà cổ đại có tên khoa học là GN-z11, cách chúng ta 13,4 tỷ năm ánh sáng, xuất hiện khoảng 400 triệu năm sau Vụ nổ Big Bang. Bản thân lỗ đen này nặng gấp khoảng 6 triệu lần khối lượng Mặt trời, và nó đang hấp thụ vật chất từ ​​thiên hà chủ của nó nhanh hơn gấp 5 lần, so với giới hạn bền vững được đề xuất theo lý thuyết lỗ đen siêu lớn hiện đại.

Một nhóm các nhà thiên văn học đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) để khám phá lỗ đen xa nhất, và lâu đời nhất từng được nhìn thấy, khi nó “ăn thịt” cả thiên hà chủ của mình. (Ảnh minh họa: Elena11/Shutterstock)

Roberto Maiolino, Trưởng nhóm Khoa Vật lý của Đại học Cambridge đã mô tả phát hiện này là “một bước nhảy vọt khổng lồ” đối với ngành khoa học lỗ đen. Maiolino cho biết trong một tuyên bố: “Vẫn còn nhiều điều bỏ ngỏ khi phát hiện ra một lỗ đen khổng lồ, ở xa và háu đói đến như vậy, vì vậy chúng tôi phải xem xét những cách mà lỗ đen này có thể hình thành”. 

Trước đây, các nhà khoa học hiện đã chỉ ra con đường chính mà lỗ đen có thể đạt đến trạng thái siêu lớn trong vũ trụ sơ khai. Chúng có thể bắt đầu từ cái gọi là hạt lỗ đen nhỏ, được tạo ra khi những ngôi sao lớn sụp đổ vào cuối vòng đời. Sau hàng triệu hoặc hàng tỷ năm, những đám mây khí lạnh và bụi khổng lồ sụp đổ vào bên trong hạt lỗ đen đó để tạo thành lỗ đen nặng với khối lượng gấp vài triệu lần khối lượng Mặt trời. 

Qua hàng triệu hoặc hàng tỷ năm tiến hóa tiếp theo của vũ trụ, vật thể đó tiếp tục quá trình nuôi dưỡng và sáp nhập vật liệu, giúp lỗ đen nặng đó phát triển thành lỗ đen siêu lớn. 

Tuy nhiên, lỗ đen mới được phát hiện này đang tích tụ vật chất lấy từ ​​thiên hà chủ GN-z11 với tốc độ nhanh gấp 5 lần, so với giới hạn bền vững được đề xuất theo lý thuyết lỗ đen siêu lớn hiện đại. Hành vi lỗ đen siêu lớn ăn thịt thiên hà chủ có thể xảy ra trong vũ trụ, nhưng với số lượng hạn chế và hiếm khi được phát hiện.

Lỗ đen háu ăn này cũng có khả năng cản trở sự phát triển của thiên hà chủ, nó đang đẩy khí và bụi phân tử ra khỏi trung tâm thiên hà. Thực tế, những đám mây khí và bụi lạnh co lại tạo thành “vườn ươm” cho các ngôi sao mới hình thành, điều này có nghĩa lỗ đen háu đói đang “nghiền nát” quá trình hình thành sao, gián tiếp "giết chết" sự phát triển của thiên hà chủ cổ đại GN-z11.

Các chuyên gia nhận định, khám phá này có thể là một bước tiến lớn trong việc tìm hiểu, làm thế nào các lỗ đen siêu lớn có thể đạt khối lượng tương đương gấp hàng triệu, cho đến hàng tỷ lần khối lượng Mặt trời trong kỷ nguyên sơ khai của vũ trụ.