Ba năm trước, cộng đồng khoa học của Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện (EHT) đã khiến cả thế giới kinh ngạc với bức ảnh chụp một lỗ đen đầu tiên trong thiên hà láng giềng M87. Giờ đây, cùng một nhóm đã lần đầu tiên hiển thị bằng chứng trực quan về với hình ảnh đầu tiên về lỗ đen trong thiên hà của chúng ta, sử dụng các quan sát từ một mạng lưới kính thiên văn vô tuyến toàn cầu.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết hình ảnh lỗ đen trong thiên hà của chúng ta đã thu được như thế nào và nó gây ra những hậu quả gì.
Chụp ảnh lỗ đen trong thiên hà của chúng ta
Đây là Sagittarius A *, một nguồn bức xạ có độ biến thiên cao và liên tục thay đổi. Các nhà khoa học đã sử dụng các thuật toán trong nhiều năm để tái tạo lại quá trình phát triển của nó theo thời gian như thể nó là một "bộ phim", nhưng bây giờ họ đã thành công và hiển thị hình ảnh tĩnh của họ.
Ngoài một loạt bài báo được xuất bản trong ấn bản đặc biệt của The Astrophysical Journal Letters, Nhóm cộng tác của Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện (EHT) đã công bố cột mốc quan trọng này vào ngày hôm nay tại một loạt các cuộc họp báo quốc tế đồng thời trên khắp thế giới.
"Đây là hình ảnh đầu tiên của Sagittarius A *, lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của Dải Ngân hà, nặng gấp 4 triệu lần Mặt trời. Chúng tôi cung cấp bằng chứng hình ảnh trực tiếp đầu tiên về sự tồn tại của chúng ", Sara Issaoun, Thành viên Nghiên cứu của Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard, phát biểu tại trụ sở Đài quan sát Nam Âu (ESO) ở Munich, Đức.
Kết quả đã cung cấp nhiều bằng chứng cho thấy vật thể này là một lỗ đen và cung cấp những manh mối có giá trị về hoạt động của những ngôi sao khổng lồ này, vốn được cho là nằm ở trung tâm của hầu hết các thiên hà.
Theo hơn 300 nhà khoa học từ 80 trung tâm tham gia khám phá, hố khổng lồ này "nặng" khoảng 4 triệu lần khối lượng mặt trời, ở một vùng không lớn hơn hệ mặt trời của chúng ta, Cách hành tinh của chúng ta 27.000 năm ánh sáng. Theo quan điểm của chúng tôi, nó có kích thước bằng một chiếc bánh rán trên mặt trăng trên bầu trời.
bằng chứng trực quan đầu tiên
Hình ảnh là một cái nhìn được chờ đợi từ lâu về vật thể lớn ở trung tâm thiên hà của chúng ta. Các nhà khoa học đã nhìn thấy các ngôi sao quay quanh một số vật thể rất lớn, nhỏ gọn, không nhìn thấy được ở trung tâm của Dải Ngân hà. Điều này cho thấy mạnh mẽ rằng thiên thể Sadge A * là một lỗ đen.
Mặc dù chúng ta không thể nhìn thấy chính lỗ đen vì nó hoàn toàn tối, nhưng khí phát sáng xung quanh nó cho thấy một đặc điểm nổi bật: vùng trung tâm tối (gọi là bóng tối) được bao quanh bởi cấu trúc vòng sáng. Chế độ xem mới ghi lại ánh sáng bị bẻ cong bởi lực hấp dẫn mạnh mẽ của lỗ đen.
Geoffrey Bower, nhà khoa học chính của dự án EHT tại Viện Thiên văn và Vật lý thiên văn, Academia Sinica, Đài Bắc, cho biết: “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi kích thước của chiếc nhẫn phù hợp với những tiên đoán trong thuyết tương đối rộng của Einstein. "Những quan sát chưa từng có này giúp cải thiện đáng kể sự hiểu biết của chúng ta về những gì đang xảy ra ở trung tâm thiên hà của chúng ta và cung cấp những hiểu biết mới về cách các lỗ đen khổng lồ tương tác với môi trường của chúng".
Việc quan sát một vật thể ở xa như vậy sẽ yêu cầu một kính thiên văn có kích thước bằng Trái đất, mặc dù gần như hoặc tương đương, và đó là những gì EHT có thể đạt được. Nó bao gồm tám kính thiên văn vô tuyến đặt tại Chile, Hoa Kỳ, Mexico, Tây Ban Nha và Nam Cực. Tại Hoa Kỳ, do Đài quan sát phía Nam châu Âu (ESO) và các đối tác quốc tế khác điều hành trên sa mạc Atacama ở Chile, ở châu Âu nổi bật là Viện Thiên văn vô tuyến Millimetric (IRAM) ở Sierra Nevada (Granada).
EHT đã quan sát Sagittarius A * trong nhiều đêm liên tục, thu thập dữ liệu trong nhiều giờ, tương tự như sử dụng độ phơi sáng lâu trên một máy ảnh tĩnh. Trong số các kính thiên văn vô tuyến tạo nên EHT, ăng ten IRAM của Chiều dài 30 mét đóng một vai trò quan trọng trong các quan sát, cho phép có được những hình ảnh đầu tiên.
Thông qua một kỹ thuật gọi là giao thoa kế tham chiếu rất dài (VLBI, sử dụng các phép toán thay vì thấu kính), các tín hiệu từ tất cả các kính thiên văn vô tuyến đã được kết hợp và dữ liệu của chúng được xử lý bằng các thuật toán và siêu máy tính để tái tạo lại hình ảnh tốt nhất có thể.
Thalia Traianou, một nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Thiên văn Andalusian (IAA-CSIC), cho biết thêm: “Công nghệ này sẽ cho phép chúng tôi thu được những hình ảnh mới về lỗ đen và thậm chí cả phim”.
Hai lỗ đen tương tự
Về hình ảnh lỗ đen trong thiên hà M87 được chụp vào năm 2019, các nhà khoa học đồng ý rằng hai lỗ đen trông rất giống nhau, mặc dù lỗ đen trong thiên hà của chúng ta nó nhỏ hơn 1000 lần và ít khối lượng hơn M87 *, cách chúng ta 55 triệu năm ánh sáng. Ngôi sao khổng lồ có khối lượng bằng 6.500 tỷ mặt trời và đường kính 9.000 tỷ km, có nghĩa là hệ mặt trời lên tới sao Hải Vương sẽ đi vào nó.
Sera Markoff, đồng chủ tịch của Ủy ban Khoa học EHT và là giáo sư vật lý thiên văn lý thuyết cho biết: “Chúng ta có hai loại thiên hà hoàn toàn khác nhau và hai lỗ đen có khối lượng rất khác nhau, nhưng gần rìa của những lỗ đen này, chúng trông giống nhau một cách đáng ngạc nhiên. tại Đại học Amsterdam. Điều này cho chúng ta biết rằng thuyết tương đối rộng chi phối những vật thể này ở gần và bất kỳ sự khác biệt nào mà chúng ta thấy ở xa hơn là do sự khác biệt về vật chất xung quanh lỗ đen. »
Đây là cách Roberto Emparan, nhà vật lý lý thuyết và giáo sư ICREA tại Viện Vũ trụ học của Đại học Barcelona, giải thích với SMC Tây Ban Nha: "Hiện tại, chúng tôi có thể nói rằng sự giống nhau giữa hình ảnh của M87 * từ năm 2019 và hình ảnh hiện tại đến từ SgrA * cho thấy rằng, bất kể kích thước của lỗ đen, môi trường gần lỗ đen rất giống nhau. Những quan sát trong tương lai sẽ cho chúng ta biết nhiều hơn về các đặc tính của vật chất xung quanh lỗ đen và chúng ta có thể biết liệu vật thể đó có thực sự là những gì lý thuyết của Einstein đã dự đoán hay là một 'kẻ mạo danh' hay 'kẻ bắt chước' kỳ lạ hơn. "
Gonzalo J. Olmo, giáo sư Khoa Vật lý Lý thuyết và IFIC của Trung tâm Lai tạo của Đại học Valencia và CSIC, và Diego Rubiera-García, nhà nghiên cứu tài năng của Khoa Vật lý Lý thuyết của Đại học Complutense của Madrid cũng trùng hợp như vậy. "Mặc dù vật thể này lớn hơn hàng nghìn lần so với các vật thể được quan sát thấy ngày nay trong Dải Ngân hà, nhưng sự giống nhau của nó với lỗ đen 'nhỏ' của chúng ta cho thấy tính tổng quát của vật lý học mô tả những vật thể này", họ nhấn mạnh với SMC Tây Ban Nha.
Tuy nhiên, kết quả ngày hôm nay khó hơn nhiều so với M87 *, mặc dù Nhân Mã A * gần gũi hơn. Nhóm nghiên cứu đã phải phát triển các công cụ mới tinh vi để giải thích sự chuyển động của khí xung quanh Sgr A *. Trong khi M87 * là một ống kính đơn giản hơn và ổn định hơn, hầu như tất cả các hình ảnh đều trông giống nhau, thì Sgr A * thì không.
Nhà khoa học Chi-kwan Chan của EHT giải thích: "Khí gần lỗ đen đang di chuyển với tốc độ tương tự, gần như nhanh bằng ánh sáng, gần Nhân Mã A * và M87 *", nhà khoa học EHT, Chi-kwan Chan, thuộc Đài quan sát Steward và Khoa Thiên văn và Dữ liệu tại Đại học Arizona, trong khi khí cần vài ngày đến vài tuần để quay quanh M87 * lớn hơn, thì Sagittarius A * nhỏ hơn nhiều hoàn thành quỹ đạo trong vài phút. "
"Điều này có nghĩa là độ sáng và hình thái của khí xung quanh Sagittarius A * đang thay đổi nhanh chóng khi EHT hợp tác để quan sát nó: nó hơi giống như cố gắng để có được một bức ảnh rõ ràng về một con chó con đang nhanh chóng đuổi theo đuôi của nóanh ấy tiếp tục.
Hình ảnh lỗ đen Sgr A * là trung bình cộng của các hình ảnh khác nhau mà nhóm nghiên cứu trích xuất được, cuối cùng lần đầu tiên tiết lộ ngôi sao khổng lồ ở trung tâm Dải Ngân hà.
Tôi hy vọng rằng với những thông tin này, bạn có thể tìm hiểu thêm về những hình ảnh chụp được của lỗ đen trong thiên hà của chúng ta.