Cách mới đo khối lượng lỗ đen với độ chính xác cực cao

Sử dụng Đài quan sát Atacama Large Millimet / Subillim Array (ALMA), một nhóm các nhà thiên văn học đã đào sâu vào trung tâm của một thiên hà hình elip gần đó để nghiên cứu chuyển động của một vành đĩa khí lạnh liên sao bao quanh lỗ đen siêu lớn ở trung tâm. 

Nguồn ảnh: Scientific American

Những quan sát này cung cấp một trong những phép đo khối lượng chính xác nhất cho đến nay đối với một lỗ đen bên ngoài thiên hà Milky Way, giúp thiết lập thang đo cho những lỗ đen khổng lồ này.

Các lỗ đen siêu lớn, một số có khối lượng hàng triệu đến hàng tỷ lần khối lượng Mặt trời, thống trị trung tâm của các thiên hà chủ của chúng. Để xác định khối lượng thực tế của một lỗ đen siêu lớn, các nhà thiên văn học phải đo cường độ của lực hấp dẫn của nó lên các ngôi sao và các đám mây khí bao quanh nó.

Để có được kết quả này, Aaron Barth từ Đại học California, Irvine và nhóm của ông đã sử dụng ALMA để đo tốc độ của khí carbon monoxide trên quỹ đạo quanh lỗ đen ở trung tâm NGC 1332, một thiên hà hình elip khổng lồ xấp xỉ cách 73 triệu ánh sáng năm từ Trái đất theo hướng của chòm sao nam Eridanus.

Việc đo khối lượng của một lỗ đen một cách chính xác là rất khó khăn, ngay cả với các kính viễn vọng mạnh nhất trên Trái đất hoặc trong không gian, theo ông B Barth. Nhưng Đài quan sát ALMA có khả năng quan sát các vành đĩa khí lạnh xung quanh các lỗ đen siêu lớn ở quy mô đủ nhỏ để chúng ta có thể phân biệt rõ ràng ảnh hưởng của lỗ đen đến tốc độ quay của vành đĩa.

Gần trung tâm của vành đĩa, ALMA quan sát khí phân tử di chuyển ở hơn 300 dặm (500 km) mỗi giây. Bằng cách so sánh các dữ liệu này với các mô phỏng, các nhà thiên văn học đã tính toán rằng lỗ đen ở trung tâm NGC 1332 có khối lượng lớn hơn 660 triệu lần so với Mặt trời của chúng ta, hoặc sai số ở +- 10%.