Giải mã tín hiệu tia X bí ẩn khi hai lỗ đen cùng xé xác một ngôi sao

Trong vũ trụ bao la, những cái chết của các vì sao thường diễn ra trong im lặng, nhưng đôi khi, chúng để lại những "tiếng thét" năng lượng vang vọng qua hàng tỷ năm.

Một nghiên cứu mới được chấp nhận đăng trên tạp chí khoa học The Innovation vào tháng 11 vừa qua đã làm sáng tỏ một trong những bí ẩn thiên văn kéo dài nhiều thập kỷ: nguồn phát tia X mang tên XID 925.

Hiện trường vụ án cách đây 3 tỷ năm

Câu chuyện bắt đầu vào năm 1999, khi Đài quan sát tia X Chandra của NASA thực hiện cuộc khảo sát Deep Field South, một trong những nỗ lực nhìn sâu nhất vào vũ trụ từng được thực hiện.

Tại đó, các nhà thiên văn học đã bắt gặp XID 925, một điểm sáng bức xạ ban đầu rực rỡ nhưng sau đó mờ dần theo thời gian, chỉ còn lại một phần rất nhỏ so với độ sáng cực đại.

Giới khoa học ban đầu nhận định đây là một "sự kiện gián đoạn thủy triều" (TDE - Tidal Disruption Event). Đây là thuật ngữ chuyên môn mô tả khoảnh khắc kinh hoàng khi một ngôi sao đi lạc quá gần một lỗ đen siêu khối lượng.

Lực hấp dẫn khủng khiếp tại chân trời sự kiện sẽ xé toạc ngôi sao thành những sợi vật chất mỏng, một quá trình được các nhà vật lý gọi bằng cái tên đầy hình tượng: "hiệu ứng mì ống" (spaghettification).

Những tàn dư của ngôi sao xấu số sau đó xoay tròn tạo thành một đĩa bồi tụ nóng rực, phát ra tia X trước khi bị hố đen nuốt chửng hoàn toàn.

Biến số bất ngờ từ "kẻ thứ ba"

Tuy nhiên, XID 925 không phải là một TDE bình thường. Dữ liệu lịch sử cho thấy một sự bất thường khó hiểu: trong khoảng thời gian từ tháng 1 đến tháng 3 năm 1999, khi đang trong quá trình mờ dần, nguồn phát này đột ngột sáng bừng lên gấp 27 lần một cách không báo trước, rồi sau đó lại sụt giảm độ sáng nhanh chóng.

Sự biến động dữ dội này đã làm đau đầu các nhà nghiên cứu trong nhiều năm, cho đến khi một giả thuyết mới táo bạo được đưa ra. Các nhà thiên văn học hiện tin rằng ngôi sao tội nghiệp kia không chỉ đối mặt với một, mà là hai lỗ đen cùng lúc.

Theo kịch bản mới được dựng lại, ngôi sao đã bị cuốn vào lực hấp dẫn của một hệ lỗ đen đôi. Lỗ đen khổng lồ trung tâm đóng vai trò "đao phủ" đầu tiên, xé nát ngôi sao và biến nó thành đĩa bồi tụ. Nhưng ngay sau đó, một lỗ đen thứ hai, nhỏ hơn nhưng vẫn mang sức mạnh hủy diệt đã lao tới.

Cú va chạm của lỗ đen thứ hai vào đĩa bồi tụ vật chất của ngôi sao vừa bị xé nát giống như một chiếc xe hơi mất lái lao sầm vào hiện trường của một vụ tai nạn giao thông có sẵn. Sự cày xới này đã kích hoạt một vụ nổ năng lượng dữ dội, tạo ra luồng tia X tăng vọt bất thường mà kính viễn vọng Chandra đã ghi lại được.

Khi "kẻ phá đám" thứ hai di chuyển ra xa, hệ thống mới quay trở lại trạng thái mờ dần như quy luật tự nhiên.

Dù các nhà khoa học thận trọng cho rằng kịch bản này chưa giải thích hoàn hảo 100% dữ liệu, nhưng đây là lời giải thích thuyết phục nhất cho đến thời điểm hiện tại. Nếu được xác nhận, XID 925 sẽ trở thành sự kiện gián đoạn thủy triều trong hệ lỗ đen đôi xa nhất từng được nhân loại ghi nhận.

Phát hiện này không chỉ giải mã một tín hiệu lạ từ quá khứ, mà còn mở ra một cánh cửa quan trọng giúp chúng ta hiểu rõ hơn về môi trường hỗn loạn tại trung tâm các thiên hà trẻ, nơi các mối quan hệ phức tạp giữa các vì sao và những con quái vật háu ăn của vũ trụ vẫn đang diễn ra hàng ngày.