Ngôi sao bị hố đen xé nhiều lần mà vẫn sống sót

Có thứ gì rơi vào sát một hố đen (black hole) rồi vẫn thoát ra được không?

Nghe thì tưởng là không. Nhưng bầu trời đang cho chúng ta xem một chuyện khác. Ngoài kia có những ngôi sao lao qua sát rìa một hố đen khổng lồ, bị xé mất một mảnh, rồi cứ thế bay tiếp trên quỹ đạo của mình. Vài tháng hoặc vài năm sau, nó quay lại. Lại bị xé mất một mảnh nữa. Lại sống. Mỗi lần bị xé như vậy, chỗ đó loé lên một luồng ánh sáng mà kính thiên văn trên Trái Đất nhìn thấy được.

Và có bốn ngôi sao trong số đó đang làm các nhà thiên văn bối rối suốt hai năm, vì lần loé sáng nào cũng mờ hơn lần trước.

Phần 1: Đo được gì

Trước hết là chuyện đã quan sát được thật.

Hầu hết các thiên hà được cho là có một hố đen siêu khối lượng (supermassive black hole) nằm ở trung tâm. Những vật thể này nặng gấp hàng triệu, có khi hàng tỷ lần Mặt Trời. Để bạn dễ hình dung con số "hàng triệu lần Mặt Trời": nếu Mặt Trời là một hạt gạo, thì một triệu hạt gạo đủ đổ đầy vài cái bao tải lớn. Mà Mặt Trời thì đã nặng hơn Trái Đất khoảng 333.000 lần rồi.

Khi một ngôi sao đi quá gần một hố đen như vậy, nó thường bị xé tan hoàn toàn. Đó gọi là sự kiện gián đoạn thuỷ triều (tidal disruption event, viết tắt TDE). Vụn của ngôi sao rơi dần vào hố đen, mất năng lượng và phát ra ánh sáng kéo dài từ vài ngày tới vài tháng.

Chỗ thú vị nằm ở đây: bản thân hố đen không phát ra ánh sáng nào cả. Nó tối hoàn toàn. Cho nên cách duy nhất để con người "nhìn thấy" nó là nhìn thứ nó đang nuốt. Vụn sao rơi vào chính là ngọn đèn tạm thời soi sáng một vật thể vốn vô hình.

Nhưng không phải lần nào ngôi sao cũng chết. Nếu nó đi gần mà chưa vượt qua ngưỡng bị xé hết, nó chỉ mất một phần. Lõi sống sót vẫn ở trên quỹ đạo, rồi quay lại. Cứ thế lặp đi lặp lại. Hiện tượng này gọi là sự kiện gián đoạn thuỷ triều một phần lặp lại, các nhà thiên văn viết tắt là rpTDE.

Cách người ta tìm ra chúng: các khảo sát miền thời gian trường rộng, tức là quét đi quét lại những vùng trời rộng, rồi để ý xem vật thể nào đang thay đổi độ sáng.

Đến nay có khoảng 10 hệ như vậy được xác định. Trong đó, 4 hệ có ánh sáng mờ dần đều qua từng lần quay lại. Đó là con số làm nên câu chuyện này.

Phần 2: Giải thích nào đang được đưa ra

Xin nói rõ ngay: phần dưới đây là một giả thuyết, chưa phải điều đã được chứng minh chắc chắn.

Nhóm đưa ra giả thuyết này làm việc tại Đại học Syracuse (Syracuse University), dẫn đầu là nghiên cứu sinh tiến sĩ Ananya Bandopadhyay, cùng nghiên cứu viên sau tiến sĩ Benjamin Amend và phó giáo sư Eric Coughlin, đều ở Khoa Vật lý. Nghiên cứu công bố trên tạp chí The Astrophysical Journal, bản tin đề ngày 23/08/2026.

Vì sao chuyện mờ dần lại khó hiểu đến vậy?

Thoạt nghe thì đơn giản: bóc được ít vật chất hơn thì sáng yếu hơn, đúng thôi. Nhưng các mô phỏng máy tính trước đây lại không chịu ra kết quả đó. Dù cho vào máy một ngôi sao mất ít vật chất dần, máy vẫn tính ra những lần loé sáng có độ sáng đỉnh gần bằng nhau.

Lý do nằm ở một thứ nhóm này từng phát hiện: lực thuỷ triều của hố đen không chỉ kéo vật chất ra khỏi ngôi sao, nó còn vặn ngôi sao. Sau mỗi lần đi ngang, ngôi sao tự quay quanh mình nhanh hơn trước. Mà sao quay càng nhanh thì vụn bị bóc ra quay trở lại càng gấp. Ít vật chất hơn, nhưng dồn về trong khoảng thời gian ngắn hơn, nên độ sáng đỉnh vẫn xấp xỉ như cũ. Hai cái bù trừ nhau.

"Chúng tôi thấy khó hiểu chuyện này suốt hai năm", Bandopadhyay nói.

Thành phần mới mà nhóm thêm vào: ngôi sao đó vốn đã tự quay rất nhanh từ trước cả lần gặp hố đen đầu tiên.

Nếu vậy thì mọi thứ khớp lại. Một ngôi sao vốn đã quay cực nhanh thì hố đen gần như không vặn thêm được nữa. Không có cú tăng tốc quay nào đáng kể, thời gian vụn rơi trở lại giữ nguyên gần như cũ. Lúc này, mỗi lần bóc được ít vật chất hơn thật sự có nghĩa là lần loé sáng yếu hơn. Đúng như kính thiên văn ghi nhận.

Ngoài ra, cấu trúc bên trong ngôi sao cũng góp phần. Bandopadhyay ví một ngôi sao nhẹ như chiếc bánh trứng đường xốp, càng ngày càng dễ bị bóc. Còn ngôi sao nặng hơn thì vật chất dồn về tâm, xếp lớp như củ hành: lớp ngoài mất dần, nhưng lõi đặc thì gần như nguyên vẹn, nên lượng mất giảm đi qua từng lần.

Phần 3: Còn vướng ở đâu

Giả thuyết vừa nêu giải thích được chuyện ánh sáng mờ dần. Nhưng nó lập tức đẻ ra một câu hỏi mới, và chưa ai biết chắc câu trả lời.

Vì sao một ngôi sao lại đang quay nhanh đến thế ngay từ trước khi bị hố đen bắt giữ?

Coughlin còn chỉ ra một điều lạ nữa nằm ngay cạnh đó: rất khó để buộc chặt một ngôi sao vào hố đen siêu khối lượng tới mức nó chạy hết một vòng quỹ đạo chỉ trong vài tháng. Vậy mà trong các hệ rpTDE, chúng có vẻ làm được đúng như thế.

Muốn trả lời hai câu này, các nhà khoa học cần đo thêm. Cần tìm thêm nhiều hệ rpTDE nữa, vì 10 hệ là quá ít để rút ra quy luật chắc chắn. Cần theo dõi từng hệ qua nhiều lần loé sáng liên tiếp để xem độ sáng giảm theo kiểu nào. Và cần biết ngôi sao đó, trước khi rơi vào tay hố đen, có sống một mình hay có bạn đồng hành nào bên cạnh không.

Nếu bạn muốn tự cảm nhận cái "quay nhanh" mà ngôi sao gặp phải: ngồi lên một chiếc ghế xoay, dang thẳng hai tay ra, nhờ ai đó đẩy cho ghế quay, rồi co hai tay sát vào ngực. Bạn sẽ quay nhanh hẳn lên mà không cần ai đẩy thêm. Đó là cùng một kiểu vật lý.

Vậy điều gì đã khiến một ngôi sao quay tít như con quay trước cả khi hố đen chạm tới nó?

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.