Nghệ sĩ mô phỏng hai lỗ đen sáp nhập. Có phải cặp lỗ đen được sinh ra từ một ngôi sao duy nhất? Tín dụng hình ảnh: SXS
Cặp lỗ đen hợp nhất để gây ra sóng hấp dẫn lần đầu tiên được phát hiện có thể đã được sinh ra từ một ngôi sao lớn duy nhất.
Vào ngày 14 tháng 9 năm 2015, Đài quan sát sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser (LIGO) đã phát hiện ra sóng hấp dẫn do sự hợp nhất của hai lỗ đen khổng lồ gây ra.
Phát hiện này đã được xác nhận vào ngày 11 tháng 2 năm 2016.
Một phần giây sau phát hiện ban đầu, Kính viễn vọng Không gian Fermi đã phát hiện ra một vụ nổ tia gamma.
Người ta cho rằng tia gamma này được tạo ra bởi cái chết của một ngôi sao chứa hai lỗ đen.
Nhà vật lý thiên văn Avi Loeb thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA) cho biết: “Nó tương đương với việc một phụ nữ mang thai mang song thai trong bụng”.
Khi một ngôi sao bắt đầu chết, lõi của nó thường sụp đổ để tạo thành lỗ đen.
Nhưng nếu ngôi sao đó quay rất nhanh, lõi có thể giãn ra và vỡ thành hai khối lớn, mỗi khối tạo thành lỗ đen của riêng mình.
Loại sao cần thiết để điều này xảy ra có thể được hình thành từ hai ngôi sao nhỏ hơn trong một cặp nhị phân.
Những ngôi sao này quay quanh nhau ngày càng nhanh hơn khi chúng tiến lại gần nhau hơn, cuối cùng tạo ra một ngôi sao lớn duy nhất tiếp tục quay cực nhanh.
Trong trường hợp này, một khi ngôi sao đã chết và hai lỗ đen hình thành, lớp vỏ bên ngoài của ngôi sao sẽ bị đẩy ra ngoài và sau đó bị lỗ đen hút vào trong.
Đối với một sự kiện mạnh mẽ như vậy có thể gây ra một vụ nổ sóng hấp dẫn và tia gamma, các lỗ đen phải được sinh ra gần nhau và hợp nhất trong một khoảng thời gian rất ngắn: có thể là vài phút.
Tín dụng video: LIGO
Hố đen duy nhất này sau đó sẽ ăn vật chất của sao bị hút vào trong, tạo ra những tia vật chất cực mạnh bắn ra từ hố đen và gây ra vụ nổ tia gamma.
“Ngay cả khi phát hiện Fermi là một báo động sai, các sự kiện LIGO trong tương lai nên được theo dõi để phát hiện ánh sáng đi kèm bất kể chúng có bắt nguồn từ các vụ sáp nhập lỗ đen hay không.
Thiên nhiên luôn có thể làm chúng ta ngạc nhiên,” Loeb nói.
Nhóm nghiên cứu nói rằng, nếu phát hiện thêm nhiều vụ nổ tia gamma trong các sự kiện sóng hấp dẫn, họ có thể đưa ra một phương pháp mới để đo khoảng cách vũ trụ và sự giãn nở của Vũ trụ.
Điều này sẽ được thực hiện bằng cách quan sát ánh hào quang từ vụ nổ tia gamma và đo độ dịch chuyển đỏ của nó, là sự thay đổi bước sóng ánh sáng xảy ra khi một vật thể di chuyển ra xa người quan sát của nó với tốc độ cao.
Dịch chuyển đỏ này có thể được so sánh với phép đo khoảng cách độc lập từ LIGO, cho phép các nhà thiên văn đo chính xác khoảng cách liên quan.
Loeb nói: “Các lỗ đen vật lý thiên văn đơn giản hơn nhiều so với các chỉ số khoảng cách khác, chẳng hạn như siêu tân tinh, vì chúng được xác định đầy đủ chỉ bằng khối lượng và vòng quay của chúng.