Lần đầu tiên đo được tốc độ quay của lỗ đen

Phương pháp mới được mô tả chi tiết trong một bài báo trên tạp chí Nature, dựa trên việc quan sát "sự lắc lư" của vật chất sao còn sót lại sau khi bị lỗ đen nuốt chửng.

Sự kiện lỗ đen nghiền nát sao (tên khoa học là TDE) là những thời điểm hấp dẫn khổng lồ của lỗ đen tác động lên các ngôi sao, xé chúng thành từng mảnh. Kết quả là một phần của ngôi sao bị thổi bay, phần còn lại tạo thành đĩa bồi tụ nóng, chứa vật chất sao quay xung quanh lỗ đen. Nhóm các nhà thiên văn học đã chứng minh rằng "sự lắc lư" của đĩa này là chìa khóa để xác định tốc độ quay của lỗ đen.

Lỗ đen được nghiên cứu nằm ở trung tâm của thiên hà SDSS J135353.80+535949.7 vốn yên tĩnh, cách Trái Đất khoảng một tỷ năm ánh sáng. Các tác giả ước tính khối lượng của lỗ đen này gấp khoảng 700.000 lần Mặt Trời của chúng ta. Năm 2020, thiết bị NICER (sứ mệnh Khám phá thành phần nội bộ Sao neutron) của NASA trên Trạm Vũ trụ quốc tế (ISS) đã phân tích một tia X lóe lên từ thiên hà này, được đặt tên là AT2020ocn. Sau khi theo dõi các tia X lóe lên trong vài tháng, các nhà thiên văn học nhận ra rằng tia X này được tạo ra ngay sau một sự kiện sao bị lỗ đen nghiền nát.

Họ đo được độ lắc lư của đĩa bồi tụ sáng và nóng khi nó bị hút và đẩy bởi lỗ đen đang quay.

Phân tích cho thấy lỗ đen quay với tốc độ nhỏ hơn 25% tốc độ ánh sáng - tương đối chậm đối với một lỗ đen. Phương pháp mới để đo tốc độ quay của lỗ đen này có thể giúp xác định tốc độ quay của hàng trăm lỗ đen gần chúng ta.

Dheeraj "DJ" Pasham, tác giả chính của nghiên cứu trên - đến từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), cho biết: "Bằng cách nghiên cứu một số hệ thống trong những năm tới với phương pháp này, các nhà thiên văn học có thể ước tính phân bố tổng thể của tốc độ quay lỗ đen và hiểu được câu hỏi lâu đời về cách các lỗ đen tiến hóa theo thời gian".

Đây là lần đầu tiên sự lắc lư của đĩa bồi tụ được sử dụng để xác định tốc độ quay của lỗ đen. Tác giả Pasham nói rằng các thiết bị mới - chẳng hạn như Đài quan sát Rubin hiện đang được xây dựng ở Chile - sẽ giúp ích trong các phép đo như vậy.

Nhà thiên văn học này cho biết thêm: "Tốc độ quay của một lỗ đen siêu khối lượng cho bạn biết về lịch sử của lỗ đen đó. Ngay cả khi một phần nhỏ trong số những lỗ đen mà Rubin ghi lại có tín hiệu như thế này, chúng tôi hiện đã có cách để đo tốc độ quay của hàng trăm TDE. Sau đó, chúng tôi có thể đưa ra tuyên bố quan trọng về cách thức lỗ đen tiến hóa trong suốt thời gian tồn tại của vũ trụ".