Các nhà nghiên cứu làm việc trên Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện (EHT) đã phát hiện ra một vòng ánh sáng sắc nét được tạo ra bởi các photon chạy xung quanh phía sau của một lỗ đen siêu lớn. Quan sát xác nhận dự đoán về thuyết tương đối rộng của Einstein và làm sáng tỏ thêm về khối lượng của lỗ đen và dòng vật chất mạnh phát ra từ vật thể siêu lớn.
EHT là một dãy kính viễn vọng vô tuyến toàn cầu, khi được kết hợp với nhau sẽ có khẩu độ đủ rộng để phân giải môi trường xung quanh ngay lập tức của các lỗ đen siêu lớn. Năm 2019, các nhà khoa học EHT đã sản xuất hình ảnh đầu tiên của đĩa khí phát sáng và “bóng tối” bao quanh lỗ đen siêu lớn M87*. Vật thể này nằm ở trung tâm của thiên hà Messier 87 và được cho là lớn hơn Mặt trời khoảng 7 tỷ lần. EHT sau đó được hướng vào lỗ đen siêu lớn ở trung tâm Dải Ngân hà và một hình ảnh của đĩa và bóng của đối tượng đó đã được phát hành vào đầu năm nay.
Bây giờ các nhà nghiên cứu EHT dẫn đầu bởi Avery Broderick thuộc Viện Vật lý lý thuyết Perimeter của Canada và Đại học Waterloo đã xem xét lại các quan sát của họ về M87* để tìm kiếm một vòng ánh sáng sắc nét được tạo ra bởi các photon quay một nửa quỹ đạo xung quanh mặt sau của lỗ đen trước khi du hành tới Trái đất. Vòng này được dự đoán bằng các mô phỏng thủy động lực học tương đối tính tổng quát của khu vực xung quanh M87* nhưng không thể nhìn thấy được do đĩa ánh sáng khuếch tán sáng tạo ra bởi các photon truyền trực tiếp đến Trái đất.
Nhìn thấy đom đóm
“Chúng tôi đã tắt đèn rọi để nhìn đom đóm,” Broderick nói, đồng thời nói thêm, “Chúng tôi đã có thể làm được một điều gì đó sâu sắc – giải quyết dấu hiệu cơ bản của lực hấp dẫn xung quanh một lỗ đen”. Nhóm đã làm điều này bằng cách sử dụng một thuật toán hình ảnh mới mà họ đã thêm vào ĐỀ TÀI – một khung phân tích giúp các nhà nghiên cứu hiểu các quan sát về EHT.
Thành viên của đội Hung Yi Pu của Đại học Sư phạm Quốc gia Đài Loan nói rằng thuật toán mới cho phép cộng tác “bóc tách” các yếu tố của hình ảnh EHT để “môi trường xung quanh lỗ đen sau đó có thể được tiết lộ rõ ràng”.
Xây dựng kính thiên văn cỡ hành tinh
Cùng với việc quan sát vòng photon, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng về một dòng vật chất quay mạnh mẽ bị đẩy ra khỏi khu vực của lỗ đen. Quan sát sau xác nhận dự đoán lý thuyết rằng sự quay của lỗ đen tạo ra một dòng vật chất mạnh mẽ. Phân tích mới nhất này kết hợp với các quan sát trước đây cũng đã cho phép nhóm đưa ra giá trị tốt nhất cho đến nay đối với khối lượng của M87*, chốt nó ở mức 7.13 ± 0.39 tỷ khối lượng Mặt Trời.
Lý thuyết dự đoán rằng sẽ tồn tại nhiều vòng hơn xung quanh M87*, mỗi vòng tương ứng với các photon thực hiện các quỹ đạo khác nhau xung quanh lỗ đen. Nhóm nghiên cứu tin rằng họ có thể tinh chỉnh phân tích của mình để nhìn thấy ít nhất một trong số các vành đai này.
Nghiên cứu được mô tả trong Tạp chí Astrophysical Journal.
