Điểm nóng nhất trong vũ trụ có thể nằm gần rìa của một lỗ đen siêu lớn.
Mặc dù Mặt trời là vật thể nóng nhất trong Thái dương hệ của chúng ta, nhưng nhiệt độ của nó vẫn thấp hơn so với một số thiên thể vũ trụ khác. Vậy đâu là nơi nóng nhất trong vũ trụ?
Theo Daniel Palumbo, nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard, nơi nóng nhất trong vũ trụ có thể nằm ở rất gần một lỗ đen siêu lớn, đặc biệt là một lỗ đen siêu lớn đang bồi tụ. Điều đó có nghĩa lỗ đen quái vật này đang trong quá trình ‘tiêu hóa’ khí bồi tụ xung quanh. Theo đó, việc cung cấp ‘đồ ăn’ cho các lỗ đen đang phát ra các tia năng lượng cao được đẩy tới “rất gần tốc độ ánh sáng” – là một quá trình đặc biệt mãnh liệt.
Cho đến nay, nơi nóng nhất trong vũ trụ được ghi nhận là quasar (hay chuẩn tinh) 3C273, một vùng phát sáng rực rỡ xung quanh một lỗ đen siêu lớn cách Trái đất khoảng 2,4 tỷ năm ánh sáng. Khu vực này có nhiệt độ lõi khoảng 10 nghìn tỷ kelvin (hơn 10 nghìn tỷ độ F và độ C), theo Đài thiên văn Greenbank ở Tây Virginia. Tuy nhiên, vẫn còn sự không chắc chắn xung quanh ước tính nhiệt độ này.
Hình ảnh của chuẩn tinh 3C273 được quan sát bởi Kính viễn vọng Không gian Hubble. (Ảnh: NASA)
Các lỗ đen siêu nặng thường nằm ở trung tâm của hầu hết, nếu không muốn nói là tất cả, các thiên hà. Đúng như tên gọi của chúng, chúng có khối lượng siêu lớn: Sagittarius A*, hố đen siêu lớn ở trung tâm Dải Ngân hà của chúng ta, có khối lượng lớn gấp hàng triệu lần khối lượng của Mặt trời.
Với riêng chuẩn tinh 3C273, giống như bất kỳ lỗ đen nào, chuẩn tinh này có lực hấp dẫn mạnh đến mức không thứ gì, kể cả ánh sáng, có thể thoát khỏi lực hút của nó. Trong khi phần có trọng lực cực mạnh này có nhiệt độ bên trong rất lạnh, vòng khí xoáy xung quanh nó – được gọi là đĩa bồi tụ – lại hoàn toàn ngược lại. Khi các phân tử bị hút vào lỗ đen ở tốc độ cao, ma sát sinh ra do va chạm giữa vật chất này có thể giải phóng nhiệt độ hàng nghìn tỉ độ C. Để so sánh, bề mặt của Mặt trời là 10.000 độ F (5.500 độ C). Những nhiệt độ này chỉ tăng lên khi từ trường cực mạnh của lỗ đen cuốn một số vật chất gần đó thành các tia năng lượng cao có thể bắn ra ngoài không gian trong khoảng cách hàng triệu năm ánh sáng.
Không dễ để tìm ra nơi nóng nhất trong vũ trụ
Nhưng câu trả lời về nơi nóng nhất trong vũ trụ cũng có thể phụ thuộc vào thời điểm bạn đặt câu hỏi, theo Koushik Chatterjee, một thành viên tại tổ chức nghiên cứu về lỗ đen Black Hole Initiative. Trong khi chuyên gia này đồng ý rằng các lỗ đen có thể là những điểm nóng nhất một cách đều đặn, bất cứ nơi nào “có những sự kiện thảm khốc; đó là nơi nóng nhất,” ông nói.
Khi hai thiên thể lớn va chạm, vụ nổ có thể tạo ra nhiệt độ cực cao. Ví dụ, hai ngôi sao neutron – tàn tích còn lại khi phần lõi các ngôi sao lớn bị sụp đổ – đâm vào nhau có thể tạo ra nhiệt độ 1,5 nghìn tỷ độ F (800 tỷ độ C), theo một nghiên cứu năm 2019 được đưa ra trên tạp chí Vật lý Tự nhiên. Chatterjee cho biết một lỗ đen va chạm với một ngôi sao neutron cũng có thể phát ra nhiệt độ cực cao. Nhưng giống như ánh chớp, những vụ va chạm vũ trụ này thường chỉ xảy ra một cách thoáng qua.
Những vụ va chạm trong không gian giữa lỗ đen và sao neutron có thể tạo ra một mức năng lượng cực lớn, cùng nhiệt độ lên tới 800 tỷ độ C.
Cũng rất khó để xác định nơi nóng nhất duy nhất trong vũ trụ bởi vì “rất khó để nghiên cứu nhiệt độ của các vật thể ở rất xa; bạn không thể chỉ đo nó bằng nhiệt kế,”. Chưa kể đến, vẫn còn rất nhiều điều không chắc chắn xung quanh nhiệt độ chính xác của lỗ đen. Thay vào đó, các nhà khoa học đo năng lượng phát ra từ các lỗ đen siêu lớn, có thể phát ra các chùm ánh sáng, sóng vô tuyến và tia X. Các nhà nghiên cứu có thể ước tính nhiệt độ dựa trên các mô hình có tính đến bước sóng của bức xạ điện từ do các nguồn này tạo ra.
“Chúng tôi để ánh sáng từ… những vật thể rất xa đến với kính viễn vọng của chúng tôi”, Richard Kelley, nhà khoa học cấp cao về nghiên cứu năng lượng mặt trời tại NASA, cho biết.
“Ánh sáng đó đi xuống và đi vào một cảm biến có thể đo năng lượng hoặc bước sóng của bức xạ, chúng tôi xây dựng quang phổ, sau đó bằng cách phân tích quang phổ, chúng tôi có thể suy ra nhiệt độ.”
Kelley cho biết một đài quan sát tia X trong tương lai có tên là Sứ mệnh hình ảnh và quang phổ tia X (XRISM) sẽ giúp các nhà khoa học đo lường chính xác hơn các loại khí có nhiệt độ cao trong không gian. Khi các tool tiên tiến hơn tiếp tục được phát triển, các nhà khoa học có thể tìm thấy những khu vực còn nóng hơn chuẩn tinh 3C273.
“Tôi nghĩ điều rất công bằng khi nói là hiện tại, các tool chúng ta có để hiểu nhiệt độ của vật chất xung quanh các lỗ đen siêu lớn còn hạn chế nhưng đang phát triển nhanh chóng,” Palumbo nói.
Chuẩn tinh thực chất là lỗ đen siêu lớn đang trong quá trình ‘ăn’ vật chất xung quanh. Nó được coi là vật thể thuộc hàng sáng nhất trong vũ trụ với độ sáng bằng 140 nghìn tỷ Mặt Trời. Chuẩn tinh hút ánh sáng từ năng lượng hấp dẫn của hố đen. Vật chất quanh hố đen rơi vào trong, bị nén lại và nóng lên, giải phóng lượng bức xạ cực lớn. Tuy sự kiện như vụ nổ siêu tân tinh có thể sáng hơn chuẩn tinh, chúng chỉ tồn tại vài tuần. Ngược lại, chuẩn tinh có thể phát sáng hàng triệu năm.
Tham khảo Live Science
>>
