Các nhà thiên văn học do các nhà nghiên cứu tại Đại học Yale dẫn đầu đã công bố xác nhận về lỗ đen siêu lớn đầu tiên đang chạy trốn, có tên là RBH-1. Vật thể này có khối lượng tương đương ít nhất 10 triệu lần Mặt trời, di chuyển với tốc độ xấp xỉ 3,4 triệu km/h hay 954 km/s về phía không gian giữa các thiên hà.
Các quan sát được thực hiện bằng Kính viễn vọng Không gian James Webb đã xác định được một sóng xung kích phía trước lỗ đen và vệt hình thành sao kéo dài khoảng 200.000 năm ánh sáng. Cấu trúc này nằm ở khoảng cách tương ứng với 7,5 tỷ năm ánh sáng tính từ Trái đất. Khám phá này xác nhận những dự đoán lý thuyết về những vụ phóng cực mạnh từ các lỗ đen siêu lớn.
- RBH-1 lần đầu tiên được phát hiện vào năm 2023 bằng cách sử dụng hình ảnh từ Kính viễn vọng Hubble.
- Dữ liệu từ thiết bị NIRSpec của James Webb giúp đo được vận tốc của khí nóng.
- Phân tích cho thấy sự dịch chuyển quang phổ cho thấy chuyển động siêu âm.
Quan sát của James Webb
Kính viễn vọng Không gian James Webb đã cung cấp bằng chứng quyết định cho việc xác nhận RBH-1. Các thiết bị hồng ngoại thu được khí bị nén bởi sóng xung kích, cho thấy sự chênh lệch tốc độ đột ngột khoảng 600 km/giây.
Các phép đo này cho thấy dịch chuyển xanh ở phía trước cấu trúc và dịch chuyển đỏ ở các cạnh bên ngoài. Mô hình như vậy chỉ có thể được giải thích bằng sự di chuyển nhanh chóng của một vật thể có khối lượng lớn trong môi trường liên thiên hà.
Cơ chế phóng
Sự phóng ra của RBH-1 có lẽ xảy ra sau sự hợp nhất của hai thiên hà, khiến các lỗ đen trung tâm của chúng lại với nhau. Sự giải phóng không đối xứng của sóng hấp dẫn tạo ra lực giật có khả năng đẩy lỗ đen ra khỏi lõi thiên hà.
Các mô hình lý thuyết chỉ ra rằng tốc độ như tốc độ quan sát được là tương thích với quá trình này. Một khả năng khác liên quan đến sự tương tác với lỗ đen thứ ba, nhưng dữ liệu nghiêng về lực hấp dẫn.
Đường hình thành sao
Chuyển động của RBH-1 nén khí xung quanh nó, tạo điều kiện cho sự ra đời của các ngôi sao mới dọc theo đường đi của nó. Vệt này kéo dài 200 nghìn năm ánh sáng và thể hiện một hệ quả bất ngờ của quá trình di chuyển của vật thể.
Sự nén môi trường giữa các thiên hà bởi sóng xung kích làm nóng và làm dày vật liệu. Điều này kích hoạt quá trình suy sụp hấp dẫn hình thành các ngôi sao ở những vùng trống rỗng trước đó.
Hiện tượng này chứng tỏ lỗ đen thoát ra có thể ảnh hưởng như thế nào đến sự phân bố vật chất trong Vũ trụ. Sự hình thành sao được quan sát tương đương với hàng trăm triệu khối lượng mặt trời của các ngôi sao mới.
Đặc điểm của RBH-1
Lỗ đen RBH-1 có khối lượng ước tính gấp 10 triệu lần Mặt trời và cách thiên hà quê hương của nó khoảng 230.000 năm ánh sáng. Tốc độ của nó cho phép nó vĩnh viễn thoát khỏi lực hấp dẫn của thiên hà.
Cấu trúc liên quan, được gọi là Cú vũ trụ, bao gồm một cặp thiên hà tương tác. Sự liên kết thuận lợi của đường đi với đường ngắm của Trái đất đã tạo điều kiện cho các phép đo chính xác.
Dự đoán lý thuyết cổ đại
Các lý thuyết được phát triển khoảng 50 năm trước đã dự đoán khả năng các lỗ đen siêu lớn bị trục xuất do lực hấp dẫn giật lại. Cho đến nay, manh mối đã tồn tại, nhưng chưa có xác nhận trực tiếp.
Việc phát hiện ra RBH-1 là bằng chứng quan sát mạnh mẽ đầu tiên về hiện tượng này. Nó mở ra con đường tìm kiếm những vật thể tương tự khác trong Vũ trụ.
Các lỗ đen siêu lớn thường neo giữ trung tâm các thiên hà và điều chỉnh quá trình tiến hóa của chúng. Các trường hợp phóng ra cho thấy sự sáp nhập thiên hà có thể làm thay đổi đáng kể cấu hình này.
Chi tiết kỹ thuật của phép đo
Những quan sát của James Webb đã lập bản đồ sự phân bố vận tốc của chất khí xung quanh. Sự khác biệt giữa vật chất phía trước và phía sau sóng xung kích đã xác nhận chuyển động siêu âm của lỗ đen.
Spectra tiết lộ các đường phát xạ nghiêng so với Trái đất. Độ nghiêng này cho phép tính toán chính xác thành phần vận tốc hướng tâm.
Thiên hà chủ bị bỏ rơi
Thiên hà chứa RBH-1 hiện thiếu lỗ đen siêu lớn ở trung tâm. Các mô phỏng cho thấy điều này không ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc lâu dài của nó.
Sự vắng mặt của lõi hấp dẫn có thể làm thay đổi mô hình hình thành sao trong tương lai. Tuy nhiên, tổng khối lượng sao vẫn chiếm ưu thế trong động lực học thiên hà.
