Ở chính giữa thiên hà mà Hệ Mặt Trời đang cư ngụ tồn tại một hố đen siêu khối lượng mang tên Sagittarius A* (đọc là "Sagittarius A-star", viết tắt là Sgr A*). Dù không thể quan sát trực tiếp bằng kính thiên văn thông thường, đây được xem là "trái tim" của Dải Ngân Hà, nơi lực hấp dẫn mạnh đến mức chi phối chuyển động của hàng triệu ngôi sao trong vùng trung tâm.

Ảnh: msealey.co

Sagittarius A* có khối lượng khoảng 4,1 triệu lần Mặt Trời, nhưng toàn bộ khối lượng ấy lại bị nén vào một vùng không gian có đường kính chỉ khoảng 25 triệu kilomet – nhỏ hơn quỹ đạo của Sao Thủy quanh Mặt Trời. Nếu thay Mặt Trời bằng Sagittarius A*, các hành tinh vẫn có thể tiếp tục chuyển động gần như bình thường, miễn là khoảng cách không thay đổi. Điều khác biệt nằm ở vùng rất gần hố đen, nơi lực hấp dẫn trở nên cực kỳ dữ dội và ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra khi vượt qua chân trời sự kiện.

Ảnh: popsci

Trong nhiều thập kỷ, sự tồn tại của Sagittarius A* chỉ được suy ra từ chuyển động kỳ lạ của các ngôi sao xung quanh. Đặc biệt, ngôi sao mang tên S2 quay quanh một vật thể vô hình với chu kỳ chỉ khoảng 16 năm và đạt vận tốc lên tới hàng nghìn kilomet mỗi giây khi đến gần nhất. Những quan sát này đã cung cấp bằng chứng thuyết phục rằng ở trung tâm Dải Ngân Hà phải tồn tại một vật thể cực kỳ đặc và nặng – phù hợp với mô hình hố đen siêu khối lượng. Công trình nghiên cứu này đã mang về Giải Nobel Vật lý năm 2020 cho các nhà thiên văn Reinhard Genzel và Andrea Ghez.

Một cột mốc lịch sử khác diễn ra vào năm 2022, khi dự án Kính thiên văn Chân trời Sự kiện (Event Horizon Telescope – EHT) công bố bức ảnh đầu tiên của Sagittarius A*. Thay vì nhìn thấy chính hố đen, các nhà khoa học ghi lại được vòng sáng do khí nóng quay với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng quanh chân trời sự kiện. Đây là lần đầu tiên nhân loại có hình ảnh trực tiếp về hố đen ở trung tâm thiên hà của mình, xác nhận thêm những dự đoán của thuyết tương đối rộng.

Ảnh: science.nasa

Điều thú vị là Sagittarius A* hiện khá "đói". So với nhiều hố đen siêu khối lượng ở các thiên hà khác đang nuốt vật chất dữ dội và phát ra những luồng bức xạ khổng lồ, Sagittarius A* chỉ hấp thụ một lượng nhỏ khí và bụi. Vì vậy, trung tâm Dải Ngân Hà ngày nay tương đối yên tĩnh, dù các nhà khoa học cho rằng trong quá khứ nó có thể từng hoạt động mạnh hơn nhiều.

Nghiên cứu Sagittarius A* không chỉ giúp hiểu rõ hố đen mà còn hé lộ cách các thiên hà hình thành và tiến hóa. Các nhà thiên văn vẫn đang theo dõi những đám mây khí, các ngôi sao trẻ và những vụ bùng phát tia X gần hố đen để tìm lời giải cho nhiều câu hỏi còn bỏ ngỏ về vật lý trong điều kiện khắc nghiệt nhất của vũ trụ.

Dù cách chúng ta hàng chục nghìn năm ánh sáng, Sagittarius A* vẫn là "phòng thí nghiệm tự nhiên" quý giá nhất để kiểm chứng các định luật vật lý. Ẩn sâu giữa hàng trăm tỷ ngôi sao của Dải Ngân Hà, hố đen khổng lồ này tiếp tục nhắc nhở rằng những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ đôi khi lại nằm ngay trong "ngôi nhà" thiên hà của chính chúng ta.