Kính thiên văn Chân trời Sự kiện xác định điểm khởi nguồn của luồng jet từ hố đen siêu khối lượng M87*

Các nhà thiên văn học thuộc dự án Kính thiên văn Chân trời Sự kiện (EHT) vừa công bố một bước tiến mang tính đột phá trong việc nghiên cứu vũ trụ: họ đã xác định chính xác vị trí gốc của luồng jet khổng lồ phát ra từ hố đen siêu khối lượng M87*. Thành tựu này đạt được thông qua quá trình phân tích chuyên sâu các dữ liệu thu thập bởi mạng lưới EHT trong năm 2021, cung cấp những bằng chứng quan sát trực tiếp về nơi khởi phát của các dòng hạt mang điện tích năng lượng cao đầy quyền năng.

Đối tượng nghiên cứu, M87*, tọa lạc tại trung tâm của thiên hà Messier 87 (M87), cách Trái Đất khoảng 55 triệu năm ánh sáng. Khám phá mới này cho phép các nhà khoa học lần theo dấu vết của gốc luồng jet, vốn trước đây bị che khuất bởi "bóng" của hố đen trong các tập dữ liệu cũ hơn. Các phép đo quan trọng chỉ ra rằng trong khi luồng jet trải dài tới 3.000 năm ánh sáng, thì khu vực khởi nguồn mới được xác định chỉ nằm cách hố đen chưa đầy một phần mười năm ánh sáng, cụ thể là khoảng 0,09 năm ánh sáng.

Dự án quy tụ những chuyên gia hàng đầu thế giới, bao gồm trưởng nhóm nghiên cứu Saurabh từ Viện Thiên văn vô tuyến Max Planck (MPIfR) và thành viên Hendrik Müller từ Đài quan sát Thiên văn vô tuyến Quốc gia (NRAO). Sebastiano von Fellenberg, người từng làm việc tại MPIfR và hiện đang công tác tại Viện Vật lý Thiên văn Lý thuyết Canada (CITA), cũng đóng góp quan trọng vào công trình được công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics. Nhóm nghiên cứu kết luận rằng bức xạ vô tuyến ghi nhận được trong dữ liệu năm 2021, vốn không xuất hiện rõ nét trong giai đoạn 2017–2019, xuất phát từ một vùng không gian cực kỳ nhỏ gọn ngay sát hố đen, tương ứng với điểm bắt đầu của luồng jet.

M87* là một thiên thể đặc biệt vì đây là hố đen đầu tiên được chụp ảnh trực tiếp vào tháng 4 năm 2019 dựa trên dữ liệu từ năm 2017. Với khối lượng khổng lồ gấp khoảng 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt Trời, nó vượt xa hố đen Sagittarius A* (Sgr A*) ở trung tâm dải Ngân hà của chúng ta, vốn chỉ nặng khoảng 4 triệu lần khối lượng Mặt Trời. Quá trình phân tích được thực hiện bằng kỹ thuật giao thoa kế với đường cơ sở rất dài (VLBI), cho phép các nhà khoa học quan sát các cấu trúc ở quy mô gần với bán kính Schwarzschild của hố đen.

Nghiên cứu đã tận dụng các công cụ mới giúp tăng cường độ nhạy, đặc biệt là kính thiên văn NOEMA và kính thiên văn 12 mét tại Kitt Peak. Những thiết bị này cung cấp các đường cơ sở trung gian quan trọng để nhận diện các cấu trúc ở quy mô từ 0,02 đến 0,2 parsec. Khả năng kỹ thuật trong việc phân giải các cấu trúc ở khoảng cách 0,09 năm ánh sáng từ M87* cho thấy sự tinh vi ngày càng tăng của mạng lưới EHT trong việc giải mã các hiện tượng vật lý thiên văn phức tạp nhất.

Về mặt lý thuyết, các mô hình như cơ chế Blandford-Znajek (BZ) giả định rằng năng lượng cho luồng jet được trích xuất từ năng lượng quay của hố đen thông qua các từ trường xuyên qua chân trời sự kiện. Những quan sát trong tương lai do đội ngũ EHT lên kế hoạch sẽ đóng vai trò then chốt để xác nhận các kết quả này. Điều này hứa hẹn sẽ giải mã bí ẩn về cơ chế cơ bản thúc đẩy sự hình thành và phóng đi của các luồng jet thiên hà mạnh mẽ này vào không gian sâu thẳm, mở ra chương mới trong hiểu biết của nhân loại về hố đen.