Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi nhà vật lý thiên văn Ignas Juodžbalis từ Viện Vũ trụ học Kavli thuộc Đại học Cambridge (Anh) đã tìm thấy ví dụ cực đoan nhất về một hố đen vũ trụ nặng hơn nhiều so với chính thiên hà chủ của nó.
Theo Live Science, hố đen này nằm trong một "chấm đỏ nhỏ" mang tên Abell2744-QSO1 (gọi tắt là QSO1) tồn tại khi vũ trụ mới chỉ 700 triệu tuổi, tức khoảng 13,1 tỉ năm về trước.
Từ Trái Đất, chúng ta đang quan sát QSO1 thông qua một thấu kính hấp dẫn là cụm thiên hà Abell 2744, đóng vai trò như chiếc kính lúp khiến QSO1 sáng lên gấp 6 lần và bị kéo giãn trong không gian gấp 3,5 lần.
"Ba gương mặt" của QSO1, một chấm đỏ nhỏ từ vũ trụ sơ khai - Ảnh: NASA/ESA/CSA
QSO1 được phát hiện trong ảnh chụp của Kính viễn vọng Không gian James Webb vào năm 2023. Ánh sáng tạo nên hình ảnh của nó bị bẻ cong rất mạnh, nhân bản thành 3 chấm đỏ nhỏ.
Hiện tượng này xảy ra do hiệu ứng thấu kính hấp dẫn mạnh, vốn chỉ có thể được giải thích hợp lý bằng một hố đen quái vật đang tích cực hút vật chất ở trung tâm.
Các ước tính gián tiếp trước đây cho rằng khối lượng của hố đen QSO1 vào khoảng 40 triệu khối lượng Mặt Trời, vốn đã là một con số đáng kinh ngạc đối với một hệ thống trẻ và nhỏ gọn như vậy.
Trong nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature, các tác giả cho biết họ đã thực hiện một phép đo chi tiết mới dựa vào tốc độ quay của khí hydro xung quanh hố đen, giúp tái dựng đường cong quay ở quy mô dưới mức phân giải của các thiết bị mà James Webb sở hữu.
Kết quả được mô hình hóa và xác nhận độc lập thông qua một khung giả lập 3D.
Phương pháp này giúp ước tính cụ thể khối lượng của hố đen "trần trụi" này: Lên đến 50 triệu Mặt Trời, trong khi khối lượng của tất cả những ngôi sao trong thiên hà chủ của nó chỉ khoảng 20 triệu Mặt Trời!
Sự chênh lệnh khối lượng này đã phá vỡ các lý thuyết thông thường về sự hình thành thiên hà, vốn cho rằng hố đen trung tâm và phần còn lại của thiên hà hình thành đồng thời.
Nhóm nghiên cứu đã xem xét hai kịch bản để giải thích nguồn gốc kỳ lạ của hố đen này.
Thứ nhất, đó là một hố đen sụp đổ trực tiếp từ những đám mây khí nguyên thủy khổng lồ của vũ trụ sơ khai, không liên quan đến sự hình thành sao.
Thứ hai, hố đen này có thể đã được sinh ra trực tiếp trong giây đầu tiên của sự kiện Big Bang khai sinh vũ trụ.
