Phát hiện ra một hố đen chưa từng thấy trước đây

Các nhà thiên văn học sử dụng Kính thiên văn James Webb (JWST) đã phát hiện ra một quần thể hố đen siêu lớn ẩn giấu trong vũ trụ sơ khai mà trước đây chưa từng được nhìn thấy. Phát hiện hấp dẫn này có thể thu hẹp khoảng cách giữa các quasar cổ điển và "Little Red Dots" ít được biết đến hơn mới được phát hiện, có thể đại diện cho các quasar sơ sinh.

Các quasar cổ điển là các nhân thiên hà hoạt động (AGN), các thiên hà bị chi phối bởi các hố đen đang hoạt động được bao quanh bởi môi trường bụi phức tạp. Các AGN này được cung cấp năng lượng bởi các hố đen siêu lớn và cực kỳ sáng, khiến chúng dễ dàng bị phát hiện bất chấp bụi xung quanh.

Các quasar ẩn sau lớp bụi dày

Ba năm trước, các nhà khoa học sử dụng JWST đã phát hiện ra một loại AGN mới lạ mà họ gọi là Little Red Dots (được đặt tên như vậy vì chúng trông giống như những đốm đỏ nhỏ, mờ trong hình ảnh). Trái ngược với các quasar cổ điển, những chấm này nhỏ hơn và mờ hơn, và chúng có xu hướng bị che khuất bởi rất nhiều bụi. Mối liên hệ giữa hai loại AGN vẫn còn là một bí ẩn, thúc đẩy các nhà thiên văn học tìm kiếm các vật thể có tính chất trung gian.

Trong hơn một thập kỷ, các nhà thiên văn học đã tìm kiếm các quasar xa xôi bằng Kính viễn vọng Subaru ở Hawaii và đã xác định được một số thiên hà trong vòng một tỷ năm đầu tiên sau Vụ nổ lớn . Mặc dù ánh sáng từ các thiên hà này không phải là điển hình của một quasar cổ điển, nhưng cường độ ánh sáng quá cao để chỉ là do sự hình thành sao. Họ nghi ngờ rằng các thiên hà này chứa các AGN, bằng cách nào đó ẩn trong bụi. Nhưng các nhà thiên văn học không thể chứng minh rằng chúng thực sự là một loại AGN khác do hạn chế về mặt kỹ thuật trong kính thiên văn vào thời điểm đó.

Bây giờ, bằng cách sử dụng JWST nhạy hơn để phân tích lại những vật thể khó hiểu mà Subaru phát hiện, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã xác nhận sự hiện diện của khí chuyển động nhanh dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn mạnh của các hố đen siêu lớn. Điều này chứng minh rằng các vật thể này rốt cuộc là AGN, nhưng là một loại chưa từng thấy trước đây.

Quần thể hố đen siêu lớn

Trong số 13 thiên hà xa xôi được nghiên cứu trong nghiên cứu mới này, các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng 9 thiên hà có dấu hiệu rõ ràng về một quần thể hố đen siêu lớn đang hoạt động mới và các mô hình ánh sáng của chúng mang dấu ấn không thể nhầm lẫn của các quasar ẩn sau lớp bụi dày.

"Chúng tôi rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng các quasar bị che khuất lại có rất nhiều trong vũ trụ sơ khai", Yoshiki Matsuoka , phó giáo sư tại Trung tâm nghiên cứu về không gian và sự tiến hóa vũ trụ tại Đại học Ehime, đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu, đã chia sẻ. "Điều này có nghĩa là một phần đáng kể các hố đen siêu lớn đang hoạt động đã bị bỏ qua trong các cuộc khảo sát trên mặt đất trước đây".

Những quasar "ẩn" mới được phát hiện này sáng như quasar cổ điển, nhưng mức độ bụi che khuất ánh sáng của chúng giống với những gì các nhà thiên văn học đã tìm thấy trong trường hợp của Little Red Dots. Kết hợp dữ liệu trên mặt đất với các quan sát theo dõi chi tiết của JWST, các nhà nghiên cứu có thể đã tìm thấy mối liên hệ còn thiếu giữa quasar sáng hiếm và Little Red Dots phổ biến hơn mà JWST nhìn thấy.

Khi các nhà thiên văn học tìm thấy nhiều quasar ẩn hơn và thu thập thêm các quan sát, ánh sáng mà chúng phát ra có thể được sử dụng để ước tính khối lượng của các ngôi sao và hố đen siêu lớn trong thiên hà chủ của chúng. Thông tin này sẽ cung cấp những hiểu biết mới về cách những thiên hà khổng lồ này tiến hóa trong vũ trụ sơ khai. Ngoài ra, bằng cách so sánh số lượng quasar ẩn được phát hiện với những gì các mô hình lý thuyết dự đoán, các nhà khoa học có thể kiểm tra xem những phát hiện này có thách thức mô hình chuẩn của vũ trụ hay không.

Lần đầu tiên được báo cáo cách đây vài năm, Little Red Dots vẫn còn là một bí ẩn. Chúng ít được hiểu rõ vì chúng xuất hiện rất mờ nhạt và nhỏ bé trên bầu trời. Matsuoka giải thích rằng bằng cách kết hợp kết quả của họ với các quan sát tiếp theo khác để nghiên cứu khí và môi trường xung quanh, các quasar ẩn sẽ cung cấp một manh mối quan trọng để tiết lộ bản chất bí ẩn của Little Red Dots.