Kính viễn vọng James Webb Xác nhận Sự tồn tại của Lỗ đen Siêu khối lượng Bị Đuổi khỏi Thiên hà

Các nhà thiên văn học vừa chính thức xác nhận sự hiện diện của lỗ đen siêu khối lượng đầu tiên bị trục xuất khỏi ranh giới thiên hà mẹ của nó, dựa trên những dữ liệu thu thập được từ Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST). Phát hiện này củng cố các dữ liệu sơ bộ được ghi nhận lần đầu tiên vào năm 2023 bởi Kính viễn vọng Hubble, khi đó đã chụp được một cấu trúc thẳng, kéo dài, báo hiệu sự di chuyển của một vật thể khổng lồ.

Vật thể bị lưu đày này tọa lạc trong một hệ thống thiên hà vòng tương tác được đặt tên là “Cú Xa” (Cosmic Owl), cách Trái Đất khoảng 9 tỷ năm ánh sáng. Lỗ đen này, với khối lượng tương đương 10 triệu lần khối lượng Mặt Trời, đang di chuyển với vận tốc xấp xỉ 1.000 km/giây (tương đương 2,2 triệu dặm mỗi giờ). Tốc độ này đủ mạnh để vượt qua lực hấp dẫn của thiên hà chủ và lao vào không gian liên thiên hà.

Bằng chứng rõ ràng nhất cho sự di chuyển nhanh chóng của vật thể là một sóng xung kích hình vòng cung khổng lồ (bow-shock) nằm phía trước lỗ đen, cùng với một vệt khí phát sáng, thẳng tắp, trải dài khoảng 200.000 năm ánh sáng (62 kiloparsec) phía sau nó. Chuyển động này đã được kiểm chứng thông qua việc đo lường chính xác sự chênh lệch vận tốc trong luồng khí bị dịch chuyển ở đầu vệt sáng, cho thấy tốc độ lớn hơn tốc độ âm thanh trên Trái Đất khoảng 3.000 lần. Trong các tài liệu của Thổ Nhĩ Kỳ, vật thể này được ký hiệu là RBH-1, với ước tính vận tốc khoảng 954 km/giây.

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Peter van Dokkum từ Đại học Yale dẫn đầu đã xác nhận các số liệu này bằng cách sử dụng thiết bị NIRSpec của JWST. Thiết bị này đã ghi nhận sự thay đổi vận tốc đột ngột khoảng 600 km/giây giữa khu vực ngay trước và ngay sau mặt trận xung kích. Phát hiện này mang lại sự xác nhận trực tiếp cho những dự đoán lý thuyết về hệ quả của các vụ sáp nhập lỗ đen siêu khối lượng, một chủ đề đã được thảo luận trong các tài liệu khoa học suốt năm thập kỷ qua. Cơ chế trục xuất vật thể được cho là do lực đẩy từ sóng hấp dẫn (gravitational wave recoil kick), phát sinh từ một cú đẩy không đối xứng khi hai lỗ đen siêu khối lượng hợp nhất.

Hiện tại, lỗ đen này đã di chuyển cách vị trí ban đầu khoảng 230.000 năm ánh sáng và được dự đoán sẽ tiếp tục hành trình trong không gian liên thiên hà hàng tỷ năm tới. Vệt sáng mà nó để lại tạo ra các sóng xung kích, làm nóng và nén khí liên thiên hà, điều này có khả năng kích hoạt sự hình thành sao mới phía sau vật thể đang di chuyển. Việc quan sát vệt sáng này, có thể lớn gấp đôi đường kính của Dải Ngân Hà, cung cấp cho các nhà thiên văn học một dấu hiệu quan sát mới để tìm kiếm các lỗ đen bị bắn ra tương tự trong các sứ mệnh tương lai.

Đây là một bước tiến quan trọng, mở ra một lĩnh vực nghiên cứu mới về sự năng động của các vật thể lớn nhất trong vũ trụ. Việc xác nhận này không chỉ chứng minh một dự đoán lý thuyết phức tạp mà còn cung cấp bằng chứng cụ thể về những sự kiện bạo lực xảy ra trong quá khứ xa xôi của vũ trụ, khi các thiên hà va chạm và các lỗ đen trung tâm tương tác với nhau.