Phát hiện lỗ đen kỳ dị, nằm ngang so vớ mặt phẳng ngân hà

Thiên hà NGC 5084, đã được biết đến trong nhiều năm, nhưng bí mật nằm ngang của lỗ đen trung tâm của nó nằm ẩn trong các kho lưu trữ dữ liệu cũ.

Phát hiện này có thể thực hiện được nhờ các kỹ thuật phân tích hình ảnh mới được phát triển tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA ở Thung lũng Silicon của California, cho phép các nhà nghiên cứu xem xét lại dữ liệu lưu trữ từ Đài quan sát tia X Chandra của cơ quan này.

Hình ảnh của Hubble về lõi thiên hà NGC 5084 cho thấy một lỗ đen siêu lớn bên trong. Đĩa và lỗ đen có cùng hướng, hoàn toàn bị lật ngược khỏi hướng nằm ngang của thiên hà. Ảnh: NASA/STScI

Bài báo trình bày nghiên cứu này đã được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn. Phương pháp phân tích hình ảnh Khuếch đại chọn lọc tín hiệu thiên văn siêu nhiễu (SAUNAS) do chính họ phát triển và công bố trước đó.

Sử dụng các phương pháp mới, các nhà thiên văn học tại Ames bất ngờ tìm thấy bốn luồng plasma dài phát ra từ NGC 5084. Một cặp luồng trải dài trên và dưới mặt phẳng của thiên hà.

Một cặp thứ hai đáng ngạc nhiên, tạo thành hình chữ "X" với cặp đầu tiên, nằm trong chính mặt phẳng của thiên hà. Các luồng khí nóng không thường được phát hiện trong các thiên hà và thường chỉ có một hoặc hai luồng.

Phương pháp tiết lộ những đặc điểm bất ngờ như vậy đối với thiên hà NGC 5084 được phát triển bởi nhà khoa học nghiên cứu Ames Alejandro Serrano Borlaff và các đồng nghiệp để phát hiện các bức xạ tia X có độ sáng thấp trong dữ liệu từ kính viễn vọng tia X mạnh nhất thế giới.

Những gì họ thấy trong dữ liệu Chandra có vẻ kỳ lạ đến nỗi họ ngay lập tức tìm kiếm để xác nhận, đào sâu vào kho lưu trữ dữ liệu của các kính viễn vọng khác và yêu cầu các quan sát mới từ hai đài quan sát mặt đất mạnh mẽ.

Bộ luồng khí thứ hai đáng ngạc nhiên là một manh mối mạnh mẽ cho thấy thiên hà này chứa một lỗ đen siêu lớn, nhưng có thể có những lời giải thích khác.

Dữ liệu lưu trữ từ Kính viễn vọng không gian Hubble của NASA và Mảng Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA) ở Chile sau đó đã tiết lộ một điều kỳ lạ khác của NGC 5084: một đĩa nhỏ, đầy bụi, bên trong quay quanh tâm thiên hà.

Điều này cũng gợi ý về sự hiện diện của một lỗ đen ở đó, và đáng ngạc nhiên là nó quay theo góc 90 độ so với vòng quay của toàn bộ thiên hà. Theo một nghĩa nào đó, đĩa và lỗ đen nằm ngang.

Các phân tích tiếp theo về NGC 5084 cho phép các nhà nghiên cứu kiểm tra cùng một thiên hà bằng cách sử dụng một dải rộng của quang phổ điện từ - từ ánh sáng khả kiến, được Hubble nhìn thấy, đến các bước sóng dài hơn được ALMA và Mảng cực lớn mở rộng của Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia gần Socorro, New Mexico quan sát.

"Giống như nhìn thấy một hiện trường vụ án với nhiều loại ánh sáng khác nhau", Borlaff, cũng là tác giả đầu tiên của bài báo báo cáo về khám phá này, cho biết. "Việc ghép tất cả các bức ảnh lại với nhau cho thấy NGC 5084 đã thay đổi rất nhiều trong quá khứ gần đây của nó".

"Phát hiện hai cặp luồng tia X trong một thiên hà là điều đặc biệt", Pamela Marcum, nhà vật lý thiên văn tại Ames và là đồng tác giả của khám phá này, cho biết thêm. "Sự kết hợp giữa cấu trúc hình chữ thập bất thường của chúng và đĩa bụi 'bị lật đổ' mang đến cho chúng ta những hiểu biết độc đáo về lịch sử của thiên hà này".

Thông thường, các nhà thiên văn học mong đợi năng lượng tia X phát ra từ các thiên hà lớn sẽ được phân bố đều theo hình dạng giống hình cầu. Khi không phải như vậy, chẳng hạn như khi nó tập trung thành một tập hợp các luồng tia X, họ biết rằng một sự kiện lớn đã làm nhiễu loạn thiên hà tại một thời điểm nào đó.

Những khoảnh khắc kịch tính có thể xảy ra trong lịch sử có thể giải thích cho sự sụp đổ của hố đen NGC 5084 và cặp cột khói bao gồm một vụ va chạm với một thiên hà khác và sự hình thành của một ống khói khí siêu nóng thoát ra từ phía trên và phía dưới của mặt phẳng thiên hà.

Sẽ cần nhiều nghiên cứu hơn nữa để xác định sự kiện hoặc các sự kiện nào dẫn đến cấu trúc kỳ lạ hiện tại của thiên hà này. Nhưng rõ ràng là kiến trúc chưa từng thấy của NGC 5084 chỉ được phát hiện nhờ dữ liệu lưu trữ—một số dữ liệu có tuổi đời gần ba thập kỷ—kết hợp với các kỹ thuật phân tích mới.

Mời độc giả xem thêm video "Lỗ đen nuốt chửng một ngôi sao như thế nào"

Tuệ Minh (theo IPO Science)