Language
Country/Area
No result found
Những bí mật ẩn giấu của vũ trụ! Làm thế nào một hạt giống lỗ đen có khối lượng bằng một triệu khối lượng mặt trời có thể được tạo ra trong vùng dịch chuyển đỏ cao?
Trong giai đoạn đầu của vũ trụ, sự hình thành của lỗ đen luôn là một chủ đề hấp dẫn. Nghiên cứu khoa học gần đây đã chỉ ra rằng lỗ đen sụp đổ trực tiếp (DCBH) là những hạt lỗ đen quan trọng được hình thành ở vùng dịch chuyển đỏ cao và khối lượng của chúng có thể lên tới một triệu khối lượng mặt trời. Bước đột phá khoa học này không chỉ giúp chúng ta hiểu biết sâu sắc hơn về lịch sử của vũ trụ mà còn định nghĩa lại cơ chế hình thành các lỗ đen chất lượng cao.
Quá trình hình thành lỗ đen sụp đổ trực tiếp
Sự hình thành các lỗ đen suy sụp trực tiếp xảy ra xấp xỉ trong phạm vi dịch chuyển đỏ z=15 đến 30, nghĩa là khi vũ trụ mới chỉ 100 đến 200 triệu năm tuổi, các điều kiện trong vũ trụ đặc biệt thích hợp cho sự ngưng tụ của các khối lượng lớn. - vấn đề quy mô .
Sự hình thành của các lỗ đen này khác với các hạt lỗ đen có nguồn gốc từ các ngôi sao đầu tiên (tức là các sao thuộc Quần thể III), nhưng bị chi phối trực tiếp bởi một loại mất ổn định lực hấp dẫn.
Trước khi những lỗ đen này có thể hình thành, chất khí phải đáp ứng một loạt điều kiện cụ thể như không có kim loại (chỉ chứa hydro và heli) và có đủ dòng photon Lyman-Werner để phá hủy các phân tử hydro, ngăn cản khí từ làm mát và phân mảnh. Một môi trường như vậy thúc đẩy sự suy sụp hấp dẫn của đám mây khí, cuối cùng dẫn đến sự hình thành lỗ đen với mật độ vật chất cực cao ở lõi của nó.
Số lượng lỗ đen sụp đổ trực tiếp hiếm gặp
Mặc dù có sự ủng hộ về mặt lý thuyết đối với DCBH, nhưng hiện tại chúng tôi biết rằng chúng rất hiếm trong vũ trụ có độ dịch chuyển đỏ cao. Theo các mô phỏng vũ trụ mới nhất, điều kiện hình thành những lỗ đen như vậy rất khắc nghiệt nên mật độ số lượng của chúng được dự đoán tối đa chỉ khoảng 1 trên mỗi gigapasec khối. Trong kịch bản lạc quan nhất, số tiền này có thể đạt khoảng 100.000 mỗi gigaparasec khối.
Quan sát và khám phá
Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, các nhà thiên văn học ngày càng tích cực hơn trong việc tìm kiếm DCBH. Kể từ năm 2016, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Harvard đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble và Đài quan sát tia X Chandra để tìm kiếm manh mối về những lỗ đen như vậy. Gần đây, họ đã phát hiện ra hai ứng cử viên phù hợp với các đặc điểm quang phổ được dự đoán trong dữ liệu ở phạm vi dịch chuyển đỏ cao z > 6.
Những lỗ đen này có đặc điểm là có lượng bức xạ hồng ngoại dư thừa đáng kể, điều này rõ ràng hơn các vật thể có độ dịch chuyển đỏ cao khác.
Sự khác biệt giữa lỗ đen nguyên thủy và lỗ đen sụp đổ của sao
Điều quan trọng cần lưu ý là có những khác biệt cơ bản giữa DCBH và các lỗ đen nguyên thủy cũng như các lỗ đen sụp đổ của sao. Trong khi các lỗ đen nguyên thủy hình thành từ sự sụp đổ năng lượng trực tiếp, thì DCBH là kết quả của sự sụp đổ của các vùng khí đậm đặc bất thường.
Trong quá trình hình thành các lỗ đen nguyên thủy, chúng không trải qua bất kỳ quá trình trung gian nào từ các ngôi sao, vì vậy chúng ta thường không phân loại các lỗ đen được tạo ra do sự sụp đổ của các sao thuộc Nhóm III là "sự phân hủy trực tiếp dễ vỡ".
Hướng nghiên cứu tiếp theo
Với sự ra mắt của Kính viễn vọng Không gian James Webb, việc quan sát các lỗ đen tiềm năng này sẽ được nâng cao hơn nữa và chúng ta sẽ có thể xác nhận bản chất cũng như sự tồn tại của chúng một cách hiệu quả hơn. Dù thế nào đi nữa, việc khám phá DCBH vẫn đầy rẫy những thách thức và bí ẩn, nó không chỉ mang đến cho chúng ta những câu hỏi mới về vũ trụ học mà còn kích thích suy nghĩ của chúng ta về sự hình thành và tiến hóa của vũ trụ.
Những nghiên cứu tiên tiến này tiết lộ một câu hỏi quan trọng: Còn bao nhiêu hiện tượng bí ẩn chưa được khám phá trong vũ trụ vô tận này?
