Gió từ hố đen mạnh hơn 100 lần so với tính toán cũ

Bạn hỏi bất kỳ ai xem hố đen (black hole) làm gì, gần như chắc chắn họ sẽ trả lời: nó hút. Hút ánh sáng, hút khí, hút mọi thứ lại gần nó. Câu trả lời ấy đúng, nhưng thiếu mất một nửa. Hố đen còn thổi ra nữa.

Và câu hỏi thú vị là: một cơn gió thổi ra từ hố đen thì đi xa được tới đâu? Trước đây người ta đoán nó quanh quẩn trong thiên hà chứa nó, giống khói bếp chỉ luẩn quẩn trong bếp. Một phép đo công bố ngày 15/09/2026 đưa ra con số khác hẳn: khoảng 300.000 năm ánh sáng.

Để bạn hình dung, ánh sáng đi hết chiều ngang Thiên Hà của chúng ta mất chừng 100.000 năm. Cơn gió này thổi xa gấp ba lần khoảng đó.

1. Đo được gì

Nhóm nghiên cứu do Satoshi Yamada, Trợ lý Giáo sư tại Frontier Institute for Interdisciplinary Sciences thuộc Đại học Tohoku, đứng đầu, cùng cộng sự từ Đại học Kanazawa, Đại học Thủ đô Tokyo và một số nơi khác. Họ quan sát một thiên thể tên là H1821+643, nằm ở chòm sao Thiên Long (Draco), cách Trái Đất khoảng 3,4 tỉ năm ánh sáng.

H1821+643 là một chuẩn tinh (quasar). Chuẩn tinh là tên gọi của những vật cực sáng trong vũ trụ, sáng được là nhờ ở tâm nó có một hố đen siêu khối lượng (supermassive black hole) đang nuốt khí rất dữ. Khí rơi vào hố đen thì giải phóng năng lượng khổng lồ, nên dù ở xa hàng tỉ năm ánh sáng ta vẫn nhìn thấy.

Công cụ đo là XRISM, một vệ tinh chuyên thu tia X (X-ray). Tia X là thứ mắt người không thấy, nhưng khí rất nóng thì phát ra nó.

Chỗ khéo nhất nằm ở cách đo. Không ai nhìn thẳng vào gió được, vì gió trong suốt. Nên nhóm nghiên cứu làm một việc khác: họ nhìn vào khí nóng bao quanh hố đen, cụ thể là các vạch phát xạ do ion sắt trong khối khí ấy tạo ra. Ánh sáng từ một vật đang chuyển động về phía ta hay ra xa ta sẽ hơi lệch màu, giống tiếng còi xe cứu thương nghe cao hơn lúc nó lao tới và trầm hơn lúc nó chạy đi. Đọc độ lệch ấy, người ta suy ra khí đang chạy nhanh chậm thế nào và về hướng nào.

Kết quả: khối khí cực nóng ấy không hề đứng yên. Nó bị xáo trộn dữ dội, và vùng xáo trộn trải rộng chừng 300.000 năm ánh sáng, tức là vượt hẳn ra ngoài thiên hà chủ của hố đen. Năng lượng chứa trong chuyển động hỗn loạn đó lớn hơn khoảng 100 lần so với các ước tính trước đây, tương đương sản lượng của vài tỉ vụ nổ siêu tân tinh (supernova), tức những vụ nổ khi một số ngôi sao đi tới cuối đời.

Công trình in trên tạp chí Nature Astronomy, tên bài là "Vigorous turbulence driven by quasar-mode feedback in a cluster core".

2. Giải thích nào đang được đưa ra

Đây là phần cần tách bạch với phần trên. Ở trên là con số. Ở đây là cách người ta đang cố hiểu con số đó, và nó vẫn là phỏng đoán.

Hướng mà nhóm Yamada nghiêng về: hố đen siêu khối lượng vừa nuốt khí vào, vừa phun khí ra thành những luồng gió rất mạnh. Luồng gió ấy đâm vào khối khí nóng của cả cụm thiên hà (galaxy cluster) xung quanh và tạo ra một sóng xung kích (shock wave), giống khi bạn ném hòn đá xuống ao và sóng lan ra tận bờ. Chính sóng xung kích đó khuấy khối khí lên, và cái ta đo được là hậu quả của nó.

Yamada nói rằng đây là lần đầu tiên chứng minh được hố đen tác động tới môi trường vũ trụ rộng lớn hơn bằng một sóng xung kích mạnh tới mức đáng kinh ngạc. Theo cách hiểu này, hố đen không chỉ là cái miệng ăn thứ ở gần, mà còn là một cỗ máy chuyên chở năng lượng và vật chất đi rất xa, góp phần định hình cả vùng quanh các thiên hà và cụm thiên hà.

Hãy để ý một chỗ: câu vừa rồi có chữ "góp phần" và "có thể". Đó không phải là cách nói cho lịch sự. Nhóm nghiên cứu đo được khí đang xáo động và đo được năng lượng của sự xáo động ấy. Còn chuyện toàn bộ năng lượng đó do gió hố đen sinh ra, và nó đã làm thay đổi cụm thiên hà ra sao qua hàng tỉ năm, thì chưa ai biết chắc.

3. Còn vướng ở đâu

Vướng đầu tiên: mới có một vật. H1821+643 là một chuẩn tinh, và các nhà khoa học vừa nhìn kỹ đúng một chuẩn tinh. Chưa ai biết chắc mọi hố đen siêu khối lượng đều làm được như vậy, hay H1821+643 là một ca đặc biệt dữ dằn. Muốn trả lời thì phải đo thêm nhiều chuẩn tinh khác bằng cùng một cách.

Vướng thứ hai: khí trong cụm thiên hà có thể bị khuấy bởi nhiều thứ, chẳng hạn khi hai cụm thiên hà va vào nhau. Tách phần nào do gió hố đen gây ra khỏi phần do những nguyên nhân khác gây ra không phải chuyện dễ, và đó là việc còn phải làm.

Vướng thứ ba: một bức ảnh chụp hôm nay chỉ cho biết tình hình hôm nay. Nó không kể lại đoạn phim hàng tỉ năm trước đó.

Chính nguồn tin cũng nói thẳng: các quan sát trong tương lai được kỳ vọng sẽ làm rõ hơn cách hố đen tác động tới xung quanh, và cách vật chất cùng các nguyên tố di chuyển giữa các vùng trong vũ trụ. Nghĩa là câu chuyện chưa khép.

Thử ở nhà, rồi nghĩ tiếp

Lấy một cái quạt nhỏ và vài dải giấy mỏng. Bật quạt lên, bạn không thấy gió. Thả dải giấy vào luồng, gió hiện ra ngay, không phải vì nó bỗng nhìn thấy được, mà vì có thứ khác chuyển động theo nó.

Nhóm nghiên cứu ở Tohoku làm đúng chuyện đó, chỉ khác là dải giấy của họ là khí nóng cách Trái Đất 3,4 tỉ năm ánh sáng, và thước đo của họ là mấy vạch sáng của ion sắt.

Vậy thì câu hỏi để ngỏ: nếu thứ mạnh nhất vũ trụ lại là thứ không nhìn thẳng vào được, và ta chỉ đọc được nó qua những gì nó làm xê dịch, thì còn bao nhiêu thứ đang xê dịch quanh ta mà chưa ai tìm ra dải giấy để nhìn?

Lưu ý

Bài viết dựa trên tin khoa học đã công bố, viết lại cho bạn đọc nhỏ tuổi. Có chỗ nào con muốn tìm hiểu thêm thì rủ bố mẹ đọc cùng nhé.