Hố đen, những vùng không gian với lực hấp dẫn vô cùng lớn, nơi mà không gì, kể cả ánh sáng, có thể thoát ra, luôn là một chủ đề hấp dẫn trong khoa học vũ trụ. Chúng ta thường biết đến những hố đen có kích thước lớn, nhưng liệu có tồn tại những “siêu quái vật” hố đen với khối lượng vượt xa sức tưởng tượng? Bài viết này sẽ đưa bạn khám phá một trong những hố đen lớn nhất từng được biết đến, và những bí ẩn xung quanh sự hình thành của chúng.
Hố Đen Lớn Nhất Từng Biết: Ton 618
Trước khi đi sâu vào những hố đen “to lớn vô cùng”, chúng ta hãy cùng nhắc lại về hố đen từng được xem là lớn nhất: chuẩn tinh TON 618. Nằm cách Trái Đất khoảng 10,4 tỷ năm ánh sáng, TON 618 có khối lượng gấp 66 tỷ lần Mặt Trời. Sự đồ sộ của nó đã đặt ra câu hỏi liệu có những hố đen lớn hơn tồn tại trong vũ trụ bao la hay không. Các nhà thiên văn học phát hiện ra TON 618 vào năm 1957, ban đầu nhầm lẫn nó với một ngôi sao xanh mờ. Tuy nhiên, các quan sát sau đó đã tiết lộ rằng đây là một chuẩn tinh, phát ra bức xạ cực mạnh do vật chất rơi vào hố đen khổng lồ.
Chuẩn tinh, về bản chất, là hố đen siêu khối lượng đang hấp thụ vật chất. Năng lượng phát ra từ quá trình này khiến chúng trở thành những vật thể sáng nhất vũ trụ. Vật chất bị nén lại và nóng lên khi rơi vào hố đen, giải phóng bức xạ cực lớn. Mặc dù các vụ nổ siêu tân tinh có thể sáng hơn, nhưng chúng chỉ tồn tại trong thời gian ngắn, trong khi chuẩn tinh có thể phát sáng hàng triệu năm.
Giới Hạn Kích Thước Hố Đen và Hố Đen “To Lớn Vô Cùng”
Hố đen siêu khối lượng thường hình thành thông qua quá trình sáp nhập với các hố đen khác và hấp thụ vật chất xung quanh. Tuy nhiên, tốc độ hấp thụ vật chất này cũng có giới hạn. Khi vật chất rơi vào hố đen, nó nóng lên và giải phóng bức xạ, và chính bức xạ này lại cản trở vật chất rơi vào, tạo thành một cơ chế tự điều chỉnh. Các nhà thiên văn học ước tính khối lượng tối đa của hố đen dựa trên tốc độ ăn và tuổi của vũ trụ, khoảng 50 tỷ lần khối lượng Mặt Trời.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới đây đã phát hiện ra những hố đen có khối lượng lớn hơn nhiều, lên tới hơn 100 tỷ lần khối lượng Mặt Trời. Những hố đen này được gọi là “hố đen to lớn vô cùng” (stupendously large black holes). Theo nhà vũ trụ học Maximilian, về lý thuyết, những hố đen như vậy hoàn toàn có thể tồn tại.
Phượng Hoàng A: Ứng Viên Hố Đen “To Lớn Vô Cùng”
Một ứng viên tiêu biểu cho hố đen “to lớn vô cùng” là hố đen nằm ở trung tâm của cụm thiên hà Phượng Hoàng (Phoenix A). Cụm thiên hà này nằm cách Trái Đất khoảng 8,57 tỷ năm ánh sáng, là một trong những cụm thiên hà lớn nhất và sáng nhất từng được biết đến. Trung tâm của cụm thiên hà Phoenix A chứa một nhân thiên hà đang hoạt động, có cả đặc tính của chuẩn tinh và thiên hà Seyfert loại 2.
Thiên hà Seyfert là một loại thiên hà hoạt động với nhân sáng, phát ra bức xạ mạnh. Chúng được chia thành hai loại chính: Seyfert 1 và Seyfert 2. Seyfert 1 có dòng phổ của hố đen siêu khổng lồ rõ ràng, trong khi Seyfert 2 thì không do bị che khuất bởi các cấu trúc khí. Dù gần hơn và sáng yếu hơn chuẩn tinh, thiên hà Seyfert vẫn là một trong những đối tượng được nghiên cứu nhiều nhất trong thiên văn học.
Phoenix A có những đặc điểm cực đoan. Nó chứa một lượng khí nóng rất lớn và nhiều vật chất bình thường hơn so với các cụm thiên hà khác. Các nhà khoa học ước tính, khí nóng đang nguội đi với tốc độ 3.820 lần khối lượng Mặt Trời mỗi năm. Dựa trên các mô hình lý thuyết, hố đen trung tâm của Phoenix A được ước tính có khối lượng khoảng 100 tỷ lần khối lượng Mặt Trời, thậm chí có thể lớn hơn.
Với khối lượng khổng lồ như vậy, hố đen ở Phoenix A có thể gấp 24.100 lần hố đen ở trung tâm Dải Ngân Hà. Nếu nó là một hố đen không quay, chân trời sự kiện của nó có thể có đường kính lên tới 590,5 tỷ km, tương đương 3.900 đơn vị thiên văn, hay 0,062 năm ánh sáng. Ánh sáng sẽ mất đến 71 ngày 14 giờ để đi một vòng quanh nó.
Sự Hình Thành Của Hố Đen Siêu Khối Lượng và Hố Đen Nguyên Thủy
Trước đây, các nhà khoa học cho rằng hố đen siêu lớn hình thành từ việc các hố đen nhỏ sáp nhập và hấp thụ vật chất. Tuy nhiên, mô hình này gặp khó khăn trong việc lý giải làm sao hố đen có thể đạt tới kích thước siêu lớn trong vũ trụ sơ khai.
Một giả thuyết khác liên quan đến hố đen nguyên thủy. Theo giả thuyết này, trong vòng một giây sau vụ nổ Big Bang, các biến động ngẫu nhiên về mật độ có thể tạo ra các túi vật chất đủ lớn để sụp đổ thành hố đen. Hố đen nguyên thủy có thể đóng vai trò là hạt giống cho các hố đen lớn hơn hình thành sau này. Ngoài ra, nếu hố đen nguyên thủy tồn tại, chúng có thể là thành phần của vật chất tối, một trong những bí ẩn lớn nhất vũ trụ.
Kết Luận
Hố đen, đặc biệt là những “siêu quái vật” có khối lượng gấp hàng trăm tỷ lần Mặt Trời như ở trung tâm của Phoenix A, vẫn còn ẩn chứa nhiều bí ẩn. Việc nghiên cứu chúng không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về vũ trụ mà còn mở ra những cánh cửa mới về vật lý và thiên văn học. Liệu hố đen nguyên thủy có phải là chìa khóa giải mã sự hình thành của những hố đen siêu lớn? Câu trả lời vẫn đang chờ đợi những khám phá trong tương lai.
Tài liệu tham khảo
- Nguồn thông tin từ video gốc và các nghiên cứu khoa học về hố đen và thiên hà.