Minh họa vụ nổ Big Bang – Nguồn: NASA
Các nhà thiên văn học từ Viện Thiên văn học (IfA) thuộc Đại học Hawaii vừa khám phá ra loại vụ nổ vũ trụ giải phóng năng lượng mạnh nhất từng được phát hiện, đặt tên là “ngoại biến hạt nhân cực độ” (ENT – extreme nuclear transients).
Hiện tượng phi thường này xảy ra khi các ngôi sao khối lượng lớn – nặng ít nhất gấp 3 lần Mặt trời của chúng ta, bị xé toạc sau khi đến quá gần một lỗ đen siêu khối lượng, giải phóng năng lượng khổng lồ có thể quan sát được từ những khoảng cách cực xa. Giới khoa học gọi đây là “loạt vụ nổ lớn nhất kể từ sau Big Bang”.
Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances, những vụ nổ ENT này khác biệt rõ rệt so với các sự kiện phá vỡ thủy triều (khi sao bị lỗ đen xé toạc) từng được quan sát. Chúng có độ sáng gấp gần 10 lần và duy trì độ sáng này trong nhiều năm, vượt xa tổng năng lượng phát ra của cả những vụ nổ siêu tân tinh (supernova) sáng nhất.
ENT năng lượng nhất được nghiên cứu, có tên Gaia18cdj, đã giải phóng năng lượng gấp 25 lần so với siêu tân tinh mạnh nhất từng được biết. Trong khi một siêu tân tinh điển hình giải phóng năng lượng tương đương với toàn bộ vòng đời 10 tỉ năm của Mặt trời chỉ trong một năm, thì các ENT tỏa ra năng lượng của 100 Mặt trời trong cùng khoảng thời gian đó.
Nhóm nghiên cứu, do Jason Hinkle dẫn đầu, đã phát hiện ra các ENT khi tìm kiếm có hệ thống các đợt bùng phát ánh sáng kéo dài từ trung tâm của các thiên hà trong dữ liệu công khai, đặc biệt là từ sứ mệnh Gaia của Cơ quan Vũ trụ châu Âu. Các sự kiện này cho thấy độ sáng tăng từ từ trong thời gian dài, không giống bất kỳ hiện tượng thiên văn thoáng qua nào đã biết.
Dữ liệu từ nhiều kính thiên văn khác nhau, bao gồm Hệ thống Cảnh báo cuối cùng về va chạm tiểu hành tinh với Trái đất (ATLAS) của Đại học Hawaii và Đài quan sát W. M. Keck, đã xác nhận bản chất độc đáo của chúng.
Năng lượng khổng lồ và đường cong ánh sáng mịn, kéo dài của các ENT cho thấy chúng không phải là siêu tân tinh. Thay vào đó, cơ chế được xác định là sự bồi tụ vật chất từ từ của một ngôi sao bị phá vỡ lên một lỗ đen siêu khối lượng.
Khám phá này cung cấp một công cụ mới giá trị để nghiên cứu các lỗ đen siêu khối lượng ở các thiên hà xa xôi. Do độ sáng cực lớn, các nhà khoa học có thể quan sát ENT từ những khoảng cách vũ trụ xa xôi, đồng nghĩa với việc nhìn lại quá khứ. Điều này mở ra cơ hội tìm hiểu về sự phát triển của lỗ đen khi vũ trụ mới bằng khoảng một nửa tuổi hiện tại, thời kỳ các thiên hà hoạt động mạnh mẽ hơn nhiều so với ngày nay.
Dù hiếm gặp hơn siêu tân tinh tới 10 triệu lần, các đài thiên văn tương lai như Đài quan sát Vera C. Rubin và Kính viễn vọng không gian Roman của NASA được kỳ vọng sẽ phát hiện thêm nhiều ENT, đóng góp vào hiểu biết của chúng ta về hoạt động của lỗ đen trong vũ trụ sơ khai.