Các nhà thiên văn học lần đầu tiên quan sát được giai đoạn cuối cùng của một vụ sáp nhập thiên hà, nhìn qua các bức tường khí và bụi dày để thấy các cặp hố đen khổng lồ kéo lại gần nhau hơn và nở lớn nhanh chóng.

Theo Space.com, tại các trung tâm của hầu hết các thiên hà là những hố đen siêu lớn với khối lượng gấp hàng triệu đến hàng tỷ lần Mặt trời. Ví dụ, ở trung tâm dải ngân hà của chúng ta là Sagittarius A * lớn gấp khoảng 4,5 triệu khối lượng mặt trời.

Công trình trước đây cho thấy việc sáp nhập các thiên hà có thể giúp thúc đẩy sự tăng trưởng của các lỗ đen siêu lớn. Nghiên cứu đó gợi ý rằng các lỗ đen ở khu vực trung tâm thiên hà va chạm có thể kết hợp để trở thành những hố đen lớn hơn. 

Vụ sáp nhập của các thiên hà có khả năng mang lại cho các lỗ đen siêu lớn nhiều cơ hội để tách rời các ngôi sao và nuốt chửng vật chất . Sự hủy diệt như vậy giải phóng lượng ánh sáng phi thường và có khả năng đóng vai trò là động lực đằng sau các chuẩn tinh (quasar) , một trong số những vật thể sáng nhất trong vũ trụ.

Trong khi một số nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa các quasar và việc  sáp nhập của các thiên hà, một số nghiên cứu khác đã không tìm thấy mối liên hệ nào như vậy.

Một giải thích khả dĩ cho sự thiếu liên kết rõ ràng giữa các quasar và các thiên hà hợp nhất là khí và bụi xoáy quanh các thiên hà này có khả năng làm che khuất các hố đen. Điều này sẽ đúng ngay cả trong giai đoạn đầu của vụ sáp nhập, khi các thiên hà được phân cách bởi hơn 16.000 năm ánh sáng. 

Bây giờ, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy một vài thiên hà trong các giai đoạn cuối của quá trình sáp nhập, các lỗ đen siêu lớn của chúng kéo gần hơn. Những phát hiện này đã làm sáng tỏ những lỗ đen lớn hơn có thể xảy ra như thế nào.

Các nhà khoa học đầu tiên tìm kiếm các lỗ đen ẩn bằng cách chọn lọc thông qua dữ liệu X-quang 10 năm từ Đài quan sát nhanh Neil Gehrels của NASA. Khi lỗ đen nuốt chửng vật chất chúng sẽ tạo ra tia X năng lượng cao có thể nhìn thấy được ngay cả qua những đám mây và bụi dày.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu tìm kiếm các thiên hà phù hợp với các phát hiện tia X này bằng cách phân tích dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA và Đài quan sát Keck ở Hawaii. Gương biến dạng được điều khiển bằng máy tính, một công nghệ được gọi là quang học thích ứng tại Đài quan sát Keck giúp làm sắc nét hình ảnh của các ngôi sao, dẫn đến sự gia tăng lớn về độ phân giải, tác giả chính của nghiên cứu Michael Koss nói với Space.com. Koss là nhà vật lý thiên văn tại công ty nghiên cứu khoa học Eureka Scientific ở Oakland, California.

“Nó sẽ giống như đi từ tầm nhìn 20/200, nơi mắt bạn rơi vào điểm mù, đến tầm nhìn 20/20, giúp chúng ta thấy các thiên hà chi tiết đáng kinh ngạc”, ông nói.

Sau tất cả, các nhà khoa học đã phân tích 96 thiên hà quan sát được với Đài thiên văn Keck và 385 thiên hà từ kho lưu trữ của Hubble. Tất cả các thiên hà này đều nằm cách Trái đất trung bình 330 triệu năm ánh sáng, tương đối gần bằng các thuật ngữ vũ trụ, với nhiều kích thước tương tự như Dải Ngân Hà.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hơn 17% các thiên hà này đã có một cặp lỗ đen ở trung tâm của họ, dấu hiệu của các giai đoạn cuối của một cuộc sáp nhập thiên hà. Những phát hiện này phù hợp với các mô hình máy tính của các nhà nghiên cứu, cho thấy các hố đen bị che khuất cao nhưng bị che khuất trong các thiên hà giàu khí và bụi có liên hệ với nhiều vụ sáp nhập các lỗ đen siêu lớn.

Koss cho biết: “Việc sáp nhập thiên hà có thể là một cách chính để phát triển các hố đen”.

Thiên hà Milky Way của chúng ta hiện đang trải qua một cuộc sáp nhập với thiên hà Andromeda lân cận, và các lỗ đen siêu lớn ở hai lõi thiên hà cuối cùng sẽ sáp nhập với nhau, Koss nói.

“Hiện tại, các thiên hà được phân cách bởi hàng triệu năm ánh sáng, nhưng chúng ta đang tiến về phía Andromeda ở mức 250.000 dặm / giờ [400.000 km / h],” Koss nói. “Trong 6 tỉ năm nữa, sẽ không có thiên hà Milky Way hay thiên hà Andromeda – chỉ là một thiên hà lớn.”

Một cái nhìn tốt hơn về các vụ sáp nhập trong các thiên hà bị che khuất, bụi bặm có thể đến từ Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA , dự kiến ​​ra mắt vào năm 2021. Các hình ảnh được cải thiện cũng có thể đến từ các hệ thống quang học thích nghi thế hệ mới, như Kính thiên văn Thirty Meter, Kính thiên văn cực lớn của châu Âu và Kính thiên văn khổng lồ Magellan, Koss nói. 

Hoài Anh