Lần đầu tiên trong lịch sử nghiên cứu thiên văn học, các nhà khoa học đã thu được một hình ảnh vô tuyến trực tiếp, ghi lại cảnh hai lỗ đen siêu khối lượng đang xoay quanh nhau trong lòng chuẩn tinh xa xôi OJ 287. Hiện tượng thiên văn kỳ thú này, nằm cách Trái Đất chúng ta khoảng năm tỷ năm ánh sáng, đã cung cấp bằng chứng trực quan rõ ràng, xác nhận những mô hình lý thuyết đã được xây dựng trong nhiều thập kỷ về sự tồn tại của các hệ thống nhị phân như vậy. Khám phá đột phá này, được công bố trên tạp chí khoa học uy tín The Astrophysical Journal, đánh dấu một bước chuyển quan trọng từ những giả định trừu tượng sang bằng chứng hình ảnh cụ thể và hữu hình.
Chuẩn tinh OJ 287, nổi tiếng vì độ sáng vượt trội đến mức những người đam mê thiên văn nghiệp dư cũng có thể quan sát được bằng kính viễn vọng cá nhân, từ lâu đã là một ẩn số lớn do chu kỳ biến đổi độ sáng kéo dài 12 năm của nó. Tính chu kỳ này, vốn đã được theo dõi và ghi nhận từ thế kỷ XIX, là chìa khóa then chốt giúp các nhà khoa học suy luận về sự hiện diện của một lỗ đen thứ hai, có khối lượng nhỏ hơn, đang thực hiện quỹ đạo quanh lỗ đen chủ đạo. Giả thuyết về hệ thống kép này, lần đầu tiên được đề xuất vào những năm 1980, nay đã được hiện thực hóa bằng hình ảnh nhờ sự hợp tác nghiên cứu quốc tế, trong đó có sự đóng góp quan trọng của kính viễn vọng vô tuyến không gian Nga “Radioastron” trên tàu vũ trụ “Spektr-R”.
Hình ảnh thu được sở hữu độ phân giải chưa từng có, vượt trội khoảng 100.000 lần so với khả năng của các kính viễn vọng quang học thông thường, không chỉ tiết lộ sự tồn tại của các vật thể mà còn cả động lực học phức tạp của chúng. Thành phần chính, có khối lượng lớn hơn trong hệ thống, được ước tính nặng khoảng 18 tỷ khối lượng Mặt Trời. Đối tác của nó, nhỏ hơn đáng kể, mang khối lượng xấp xỉ 150 triệu khối lượng Mặt Trời. Mặc dù bản thân các lỗ đen là vô hình, sự hiện diện của chúng được tiết lộ thông qua các luồng vật chất phát xạ vô tuyến mạnh mẽ – hay còn gọi là tia phản lực (jets). Điều gây chú ý đặc biệt là tia phản lực phát ra từ lỗ đen nhỏ hơn: nó xuất hiện dưới dạng cong, giống như một “cái đuôi ngoe nguẩy”, đây là hệ quả trực tiếp của chuyển động quỹ đạo quanh đối tác khổng lồ hơn.
Hiệu ứng quỹ đạo độc đáo này cho phép các nhà nghiên cứu, điển hình như Mauri Valtonen từ Đại học Turku, không chỉ xác nhận sự hiện diện của cặp đôi này mà còn tinh chỉnh chi tiết mô hình động lực học của toàn bộ hệ thống. Đáng chú ý hơn, việc phân tích lại dữ liệu cũ của “Radioastron” từ năm 2014 đã giúp phát hiện ra tín hiệu yếu ớt từ lỗ đen nhỏ hơn, một thành tựu được ví von là khó khăn tương đương với việc cố gắng nhìn thấy một đồng xu nằm trên bề mặt Mặt Trăng. Thành tựu này mở ra một chương mới trong việc thấu hiểu sự tiến hóa của các hạt nhân thiên hà, nơi các vụ sáp nhập của những vật thể khổng lồ như thế này đóng vai trò là quá trình tăng trưởng cốt lõi. Các nhà khoa học đang kỳ vọng rằng vào những năm 2030, chuyển động quỹ đạo sẽ một lần nữa đưa tia phản lực của lỗ đen nhỏ hơn vào tầm nhìn trực tiếp, mang lại những cơ hội mới để nghiên cứu sự tương tác vũ trụ vĩ đại và đầy uy lực này.