Các nhà khoa học chứng kiến hố đen quái vật 'hồi sinh' sau 100 triệu năm

Các nhà khoa học vừa quan sát thấy một hố đen siêu khối lượng đang trong trạng thái tĩnh lặng bất ngờ "thức tỉnh" sau giấc ngủ dài 100 triệu năm với sức mạnh và sự hung bạo khủng khiếp.

Dưới hình dạng một dải phát xạ vô tuyến đỏ rực, luồng phản lực năng lượng khổng lồ bắn ra từ hố đen siêu khối lượng này đã kể lại câu chuyện về một "quái vật" vừa tái sinh.

Sự thức tỉnh của một "động cơ" thiên hà

Hố đen này nằm tại trung tâm của một thiên hà khổng lồ đang phát ra các sóng vô tuyến cực mạnh. Các phân tích mới cho thấy hố đen này từng phun ra những luồng plasma khổng lồ dài hàng trăm nghìn năm ánh sáng vào không gian trước khi bất ngờ "tắt nguồn" trong quá khứ xa xôi. Hiện nay, các luồng phản lực này đã hoạt động trở lại, tương tác một cách phức tạp và hỗn loạn với lớp khí siêu nóng bao quanh chúng.

"Nó giống như việc chứng kiến một ngọn núi lửa vũ trụ phun trào trở lại sau nhiều kỷ nguyên yên bình — ngoại trừ việc ngọn núi lửa này đủ lớn để tạo ra các cấu trúc trải dài gần một triệu năm ánh sáng xuyên qua không gian," — Nhà thiên văn học Shobha Kumari từ Đại học Thành phố Midnapore (Ấn Độ), đồng tác giả nghiên cứu, cho biết.

Khi hố đen "trục trặc" và tái khởi động

Chỉ khoảng 10% đến 20% hố đen siêu khối lượng có các luồng phản lực phát ra tín hiệu vô tuyến. Trong các thiên hà này, một đĩa bồi tụ (accretion disk) gồm bụi và plasma xoáy quanh hố đen, thường xuyên cung cấp một lượng lớn vật chất. Vật chất rơi vào này tạo ra một từ trường xoắn rối, có thể hất văng một phần vật chất ra khỏi hố đen dưới dạng các luồng phản lực (jet) khổng lồ. Những thay đổi trong đĩa bồi tụ đôi khi có thể khiến các luồng phản lực vô tuyến này tắt hoặc bật một cách hiếm hoi.

Trong nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hệ thống kính thiên văn vô tuyến LOFAR (Low-Frequency Array) để tập trung vào thiên hà J1007+3540.

Thiên hà khổng lồ này sở hữu những thùy plasma lớn, mờ nhạt, dấu tích của hoạt động luồng phản lực từ khoảng 240 triệu năm trước. Tuy nhiên, bên trong những thùy đó, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy những luồng phản lực plasma nhỏ hơn, sáng hơn và chỉ mới khoảng 140 triệu năm tuổi. Điều này cho thấy Nhân thiên hà hoạt động (AGN) — vùng trung tâm chứa hố đen siêu khối lượng — đã tái khởi động sau một giai đoạn im lặng.

Tương tác với môi trường nội cụm

Không gian giữa các thiên hà trong cụm chứa J1007+3540 chứa đầy khí siêu nóng được gọi là môi trường nội cụm (intracluster medium). Khí này tương tác với các luồng phản lực vô tuyến, bẻ cong và định hình chúng khi chúng vươn ra từ nhân thiên hà.

Một trong hai thùy già hơn đã bị nén ngang và đẩy ngược về phía nguồn phát bởi khí xung quanh. Thùy còn lại có một cái đuôi dài và bị thắt nút, cho thấy môi trường nội cụm đang tương tác với luồng phản lực theo một cách hoàn toàn khác.

Việc quan sát J1007+3540 sẽ giúp các nhà nghiên cứu xác định tần suất các nhân thiên hà (AGN) bật/tắt và cách các luồng phản lực cổ xưa tương tác với môi trường xung quanh chúng.