Phát hiện lỗ đen siêu khổng lồ thứ hai trong thiên hà hoạt động OJ 287

Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã lần đầu tiên quan sát trực tiếp lỗ đen thứ hai trong số hai lỗ đen siêu lớn quay quanh nhau trong thiên hà đang hoạt động OJ 287. Thiên hà này, nằm cách chúng ta khoảng 5 tỷ năm ánh sáng trong chòm sao Cự Giải, là đối tượng nghiên cứu của nghiên cứu từ năm 1888.

Hơn 40 năm trước, các nhà thiên văn học từ Đại học Turku, do Aimo Sillanpää đứng đầu, đã nhận thấy một mô hình lặp lại trong quá trình phát xạ của OJ 287. Họ đã xác định được hai chu kỳ, một chu kỳ kéo dài khoảng 12 năm và chu kỳ còn lại kéo dài khoảng 55 năm. Họ cho rằng chu kỳ này là kết quả của chuyển động quỹ đạo của hai lỗ đen trong thiên hà. Các chu kỳ ngắn hơn tương ứng với các chu kỳ quỹ đạo, trong khi các chu kỳ dài hơn biểu thị những thay đổi dần dần về hướng quỹ đạo.

Bất chấp hàng thập kỷ nghiên cứu và nỗ lực ước tính thời gian lỗ đen thứ cấp đi qua đĩa bồi tụ, các nhà thiên văn học đã không quan sát trực tiếp bất kỳ tín hiệu nào từ lỗ đen nhỏ hơn. Sự tồn tại của nó chỉ có thể được suy ra một cách gián tiếp từ ngọn lửa mà nó gây ra và từ cách nó làm cho dòng tia của lỗ đen lớn hơn chao đảo.

Tuy nhiên, một chiến dịch quan sát gần đây sử dụng nhiều kính viễn vọng vào năm 2021 và 2022 đã cung cấp cho các nhà nghiên cứu bằng chứng đột phá về một lỗ đen thứ cấp lần đầu tiên lao qua một đĩa bồi tụ. Chiến dịch, dẫn đầu bởi Mauri Valtonen của Đại học Turku và Achamveedu Gopakumar của Viện Nghiên cứu Cơ bản Tata ở Mumbai, Ấn Độ, đã tạo ra hai bất ngờ lớn.

Đầu tiên là một loại pháo sáng mới được phát hiện trong chiến dịch quan sát chi tiết do Staszek Zola và nhóm của ông từ Đại học Jagiellonian ở Cracow, Ba Lan, thực hiện. Ngọn lửa này rất sáng, phát ra ánh sáng gấp 100 lần ánh sáng của toàn bộ thiên hà và nó chỉ tồn tại trong một ngày.

Một tín hiệu bất ngờ thứ hai được phát hiện dưới dạng tia gamma bởi kính viễn vọng Fermi của NASA. Những quan sát này cho thấy vụ bùng phát tia gamma quan trọng nhất từ ​​OJ 287 trong sáu năm, xảy ra ngay khi lỗ đen nhỏ hơn lao qua đĩa khí của lỗ đen chính. Sự tương tác giữa tia của lỗ đen nhỏ hơn và khí đĩa dẫn đến việc tạo ra các tia gamma này. Để xác nhận ý tưởng này, các nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng một vụ bùng phát tia gamma tương tự đã xảy ra vào năm 2013 khi một lỗ đen nhỏ hơn lần cuối đi qua đĩa khí, như được quan sát từ cùng một góc nhìn.

“OJ287 đã được chụp ảnh từ năm 1888 và được theo dõi chặt chẽ từ năm 1970. Hóa ra là chúng tôi không may mắn. Không ai quan sát thấy OJ287 vào đúng đêm khi nó thực hiện tình một đêm. Và không có sự giám sát chặt chẽ của nhóm Zola , chúng tôi cũng sẽ bỏ lỡ nó lần này,” Valtonen nói.

Những phát hiện sẽ xuất hiện trong Thông báo hàng tháng về thiên văn hoàng gia.