Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra thiên thể sáng nhất từng được liệt kê trong vũ trụ đã biết. Quasar J0529-4351 nằm cách Trái đất hơn 120 tỷ năm ánh sáng. Ánh sáng chiếu tới chúng ta được phát ra khi vũ trụ mới 20 tỷ năm tuổi. Độ sáng của vật thể này tương đương 500 tỷ lần độ sáng của Mặt trời.
Việc xác định cần có những quan sát chính xác từ các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Úc. Công trình được hỗ trợ bởi Đài quan sát thiên văn phía Nam châu Âu. Khám phá này tiết lộ những đặc điểm cực đoan của một lỗ đen siêu lớn được bao quanh bởi vật chất được nung nóng ở nhiệt độ rất cao.
Quasar J0529-4351 vượt qua mọi vật thể đã biết về độ sáng
Chuẩn tinh này nổi bật trong số khoảng 100.000 vật thể tương tự đã được liệt kê. Năng lượng của nó đến từ một lỗ đen siêu lớn với khối lượng ước tính gấp 170 tỷ lần Mặt trời. Đĩa vật chất bao quanh lỗ đen này có đường kính khoảng 7 năm ánh sáng.
Khí và bụi rơi về phía lỗ đen trung tâm. Ma sát làm tăng nhiệt độ lên hàng chục triệu độ. Vật liệu này biến thành plasma và phát ra bức xạ nhìn thấy được, tia X và các dạng bức xạ điện từ khác. Quá trình này giải thích độ sáng đặc biệt của vật thể.
- Khối lượng của lỗ đen trung tâm ước tính khoảng 170 tỷ khối lượng mặt trời.
- Chuẩn tinh tiêu thụ vật chất tương đương với một khối lượng mặt trời mỗi ngày.
- Vật thể này nằm trong chòm sao Pictoris, ở bán cầu nam.
- Ánh sáng của nó ban đầu được chụp vào năm 1980 nhưng không được xác định chính xác vào thời điểm đó.
Đối tượng vẫn chưa được biết đến trong nhiều thập kỷ. Những hình ảnh cũ từ Đài quan sát vũ trụ Hubble cho thấy điểm sáng, nhưng cường độ cực lớn của nó khiến các nhà thiên văn học coi nó là một ngôi sao bình thường. Dữ liệu từ vệ tinh Gaia củng cố cách giải thích này cho đến năm 2022, khi các phân tích mới xác nhận bản chất thực sự của nó.
Kính viễn vọng Úc cách mạng hóa sự hiểu biết về chuẩn tinh
Các nhà khoa học đã sử dụng kính viễn vọng 2,3 mét tại Đài thiên văn Siding Spring ở Australia. Các phép đo đã xác nhận rằng đó là một chuẩn tinh ở xa. Độ dịch chuyển đỏ 3,962 cho phép chúng ta tính toán chính xác khoảng cách đến vật thể.
Ngay cả với những quan sát này, chi tiết về cường độ thực sự của ánh sáng vẫn chưa rõ ràng. Xác nhận chính xác đòi hỏi thiết bị mạnh mẽ hơn. Máy quang phổ X gắn vào kính thiên văn khổng lồ ở Atacama, Chile, đã cung cấp dữ liệu chính xác về đặc tính của chuẩn tinh.
Những phép đo này giúp xác định chính xác khối lượng của lỗ đen và tốc độ rơi của nó. Tốc độ tăng khối lượng mặt trời hàng ngày thể hiện tốc độ nhanh nhất từng được ghi nhận đối với một lỗ đen thuộc loại này.
Đĩa bồi tụ tiết lộ cơ chế phát năng lượng
Đĩa vật chất xung quanh lỗ đen không đồng nhất. Vật liệu rơi sẽ bị nung nóng mạnh do ma sát bên trong. Ở nhiệt độ cực cao, bức xạ được tạo ra và thoát ra mọi hướng.
Các nhà thiên văn học ước tính rằng đĩa bồi tụ có chiều dài 7 năm ánh sáng. Cấu trúc này lớn hơn nhiều so với hầu hết các hệ thống đã biết. Chuẩn tinh không có thấu kính hấp dẫn rõ ràng có thể khuếch đại độ sáng của nó một cách nhân tạo.
Dữ liệu hình thái từ Gaia cho thấy vật thể này có dạng điểm. Sự vắng mặt của thấu kính tiền cảnh xác nhận bản chất nội tại của ánh sáng. Không có cấu trúc chính phía trước nào giải thích được độ sáng đặc biệt của quasar.
Lỗ đen phát triển nhanh chóng kể từ vũ trụ trẻ
Tốc độ rơi đạt đến giới hạn Eddington. Các mô hình được điều chỉnh theo quang phổ cho thấy mức tiêu thụ hàng năm từ 280 đến 490 khối lượng mặt trời, tùy thuộc vào góc nhìn.
Nhịp điệu này xuất hiện khi vũ trụ còn trẻ. Chuẩn tinh cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu cách các lỗ đen siêu lớn hình thành và phát triển trong 10 tỷ năm vũ trụ đầu tiên. Khám phá này mở ra khả năng tìm hiểu sự hình thành các cấu trúc cực đoan trong vũ trụ sơ khai.
- Sự phát xạ tia X đạt công suất gần 10^48,37 erg/s.
- Chuẩn tinh được phân loại là vật thể có sóng vô tuyến yên tĩnh.
- Những quan sát trong tương lai có thể cải thiện việc loại trừ các hiệu ứng thấu kính hấp dẫn.
- Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên.
Vị trí thiên thể và bối cảnh khám phá
Chuẩn tinh nằm ở hướng của chòm sao Pictoris. Hình ảnh từ các cuộc khảo sát cũ về khu vực phía nam bầu trời chứa đựng các ghi chép về vật thể này cách đây hơn 40 năm. Độ sáng cực cao gây nhầm lẫn với một ngôi sao có cường độ 16 ở gần.
Phân tích quang phổ gần đây đã loại bỏ sự mơ hồ này. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét một cách có hệ thống dữ liệu cũ bằng các công cụ hiện đại. Khám phá này củng cố cách các công cụ mới có thể phân loại lại các vật thể bị hiểu sai trước đây trong kho lưu trữ thiên văn.