Lần đầu tiên các nhà thiên văn học đã tìm thấy một quần sao gồm các sao xanh trẻ bao quanh một lỗ đen với khối lượng trung bình. Sự có mặt của các sao trẻ gợi ý rằng lỗ đen đã từng là tâm của một thiên hà lùn đã tan rã. Phát hiện này đóng vai trò quan trọng trong việc tìm hiểu tiến hóa của các lỗ đen và thiên hà.
"Lần đầu tiên chúng tôi có bằng chứng về điều kiện hiệ tại và do đó cả khởi đầu của lỗ đen có khối lượng trung bình", cho biết của Mathieu Servillat tại trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonia tại Cambridge, Massachusetts.
Các nhà thiên văn biết các ngôi sao nặng sụp đổ ra sao để tạo thành lỗ đen, nhưng điều này chưa được nắm rõ với các lỗ đen siêu nặng có khối lượng gấp hàng tỷ lần Mặt Trời của chúng ta tại trung tâm của các thiên hà. Có một ý tưởng cho rằng các lỗ đen siêu nặng được hình thành từ sự hợp nhất của các lỗ đen với khối lượng trung bình, khoảng vài trăm lần khối lượng Mặt Trời.
Sean Farrell tại viện thiên văn Sydney, Australia đã phát hiện ra lỗ đen hiếm có này vào năm 2009 bằng kính thiên văn không gian XMM-Newton X-ray của ESA. Lỗ đen được đặt tên là HLX-1 (Hyper Luminous X-ray source 1), có khối lượng khoảng 20.000 lần khối lượng của Mặt Trời và nằm ở rìa của thiên hà ESO 243-49, cách Trái Đất 290 năm ánh sáng.
Farrell và nhóm của ông sau đó đã kết hợp quan sát HLX-1 bằng đài quan sát Swift của NASA tại dải sóng X và dùng kính Hubble để quan sát tại dải cận hồng ngoại, biểu kiến và tử ngoại. Cường độ và màu sắc của ánh sáng thu được cho thấy sự một quần sao trẻ với đường kính 250 năm ánh sáng bao quanh lỗ đen ở giữa. Hubble không thể quan sát chi tiết từng sao riêng lẻ do quần sao này nằm quá xa. Độ sáng và màu sắc của nó tương tự với các quần sao trẻ trong các thiên hà khác.
Nhóm của Farrell thu được ánh sáng xanh từ khí nóng trên một đĩa khí xoay quanh lỗ đen. Tuy nhiên họ cũng tìm thấy ánh sáng đỏ từ khí lạnh hơn, giống như từ các ngôi sao. Các mô hình máy tính gợi ý rằng đó là một quần sao trẻ bao quanh một lỗ đen.
"Những gì chúng tôi có thể khẳng định với các dữ liệu này là cần có đồng thời phát xạ từ đĩa khí và từ các ngôi sao mới có thể giải thích cho những màu sắc chúng tôi đã thấy" Farrell nói.
Những quần sao trẻ như thế này là khá phổ biến trong các thiên hà gần, nhưng không phải là ở bên ngoài đĩa chính của thiên hà như đối với HLX-1. Lời giải thích tốt nhất là HLX-1 vốn là một thiên hà lùn. Nó đã bị thiên hà lớn hơn nuốt chửng. Hầu hết các sao của nó đã bị mất trong cuộc tấn công này, đồng thời một số sao trẻ lại được hình thành do tác động của vụ va chạm. Vụ va chạm cũng nén khí lại xung quanh lỗ đen và cũng là một tác động giúp hình thành sao.
Farrell và Servillat thấy rằng quần sao này phải có tuổi chỉ dưới 200 triệu năm. Điều này có nghĩa là các sao này được hình thành do vụ va chạm của thiên hà lùn với một thiên hà lớn hơn. Tuổi của các sao cho biết hai thiên hà đã va chạm cách đây bao lâu.
Ở giai đoạn này tương lai của lỗ đen vẫn còn là điều chưa thể khẳng định. Nó phụ thuộc vào quĩ đạo của nó, mà điều này đến nay vẫn chưa được làm rõ. Có thể nó đang chuyển động quanh trung tâm của thiên hà và sẽ nhập vào lỗ đen siêu nặng ở đó. Một trường hợp khác là nó sẽ chuyển động với quĩ đạo xung quanh tâm của thiên hà với chu kì riêng của nó (giống như Mặt Trời vẫn di chuyển trong Milky Way). Dù thế nào, chúng ta sẽ dần không còn tìm thấy nó ở dải tia X do sự cạn kiệt dần của các khí.
Servillat nói: "Lỗ đen này là độc nhất, là lỗ đen có khối lượng trung bình đầu tiên chúng tôi tìm thấy ở xa như vậy. Sự hiếm hoi của nó gợi ý rằng những lỗ đen dạng này chỉ có thể nhìn thấy được trong khoảng thời gian ngắn".
VACA
(nguồn: Astronomy)
