Trong một nghiên cứu ấn tượng dài đến 16 năm, sử dụng nhiều kính thiên văn hàng đầu của ESO,
các nhà thiên văn học đã tạo ra bản mô phỏng chi tiết nhất từ trước tới nay
về những thiên thể xung quanh một con quái vật ẩn mình trong thiên hà Milky Way,
một lỗ đen siêu khối lượng.
Cuộc nghiên cứu đã cho thấy nhiều bí mật ẩn giấu trong khu vực hỗn độn này
bằng cách lên quỹ đạo của gần 30 ngôi sao.
Đây là chương trình ESOcast!
Với nền khoa học hiện đại và những chuyện hậu trường tại ESO, Đài Thiên văn phía Nam của châu Âu.
Khám phá những điểm đến xa nhất của Vũ Trụ với Tiến sĩ J, hay còn gọi là Tiến sĩ Joe Liske.
Tập 2: Chiến dịch nghiên cứu 16 năm theo dõi những ngôi sao quanh lỗ đen của thiên hà Milky Way
Xin chào và hoan nghênh đến với tập thứ hai của ESOcast.
Hôm nay, chúng tôi có một tin khoa học rất thú vị dành cho bạn.
Một đội gồm các nhà thiên văn học người Đức, với lòng kiên trì và nhẫn nại,
đã dành 16 năm để lên quỹ đạo chuyển động của 28 ngôi sao
quay quanh vùng trung tâm của thiên hà Milky Way.
Các nhà thiên văn học từ lâu tin rằng
có một lỗ đen siêu khối lượng ở trung tâm thiên hà của chúng ta.
Lỗ đen là hệ quả của Thuyết Tương đối Rộng.
Chúng là thiên thể đặc và có lực hấp dẫn mạnh đến mức
ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi chúng.
Các quan sát chúng tôi sẽ cho bạn thấy sau đây là bằng chứng rõ nhất
rằng lỗ đen không chỉ là cấu trúc xây dựng trên lý thuyết, mà chúng thực sự tồn tại trong thực tế.
Đây thực sự là một kết quả quan trọng.
Khi chúng ta quan sát bầu trời đêm, cách xa ánh sáng của thành thị,
với vẻ đẹp lộng lẫy của thiên hà Milky Way, uốn cong như một dải băng hùng vĩ trên bầu trời.
Tiến về phía trung tâm thiên hà của chúng ta, cách Trái Đất khoảng 25 000 năm ánh sáng,
ta có thể thấy có đến vô số ngôi sao.
Đây là một cảnh quan khá ấn tượng, nhưng phần lớn tầm nhìn bị che khuất bởi những đám bụi liên sao,
và các nhà thiên văn học cần phải sử dụng một bước sóng khác, ánh sáng hồng ngoại,
có thể nhìn xuyên qua đám mây bụi.
Với kính thiên văn lớn, các nhà thiên văn học có thể thấy chi tiết nhiều ngôi sao
đang di chuyển vòng quanh lỗ đen siêu khối lượng tương tự như Trái Đất quay quanh Mặt Trời.
Vùng Trung tâm Thiên hà chứa lỗ đen siêu khối lượng gần chúng ta nhất,
và cũng là một trong nhiều khu vực có đường kính góc lớn nhất trên bầu trời,
là sự lựa chọn tốt nhất để nghiên cứu chi tiết về lỗ đen.
Nhóm nghiên cứu đã quan sát vào nhiều thời điểm khác nhau trong suốt 16 năm,
liên tiếp chụp ảnh khu vực trung tâm của thiên hà.
Hiện tại, với hình ảnh thu được, họ đã lên quỹ đạo chuyển động của 28 ngôi sao.
Chuyển động trên cho thấy những ngôi sao lại không hề di chuyển lung tung,
rõ ràng chúng đang quay quanh một vật thể rất lớn, nằm tại vùng trung tâm.
Và điểm mấu chốt ở đây là ta không nhìn thấy được vật thể trung tâm này.
Hiện tại, từ chuyển động của ngôi sao, ta có thể suy ra được khối lượng của vật thể trung tâm.
Với khối lượng nặng gấp bốn triệu lần khối lượng Mặt Trời.
Còn nữa,
khối lượng khổng lồ bị nén lại trong một thể tích đủ nhỏ,
và vì thế ta có thể kết luận rằng vật thể trung tâm chính là một lỗ đen.
Chiến dịch quan sát bắt đầu với các quan sát được thực hiện vào năm 1992
với máy ảnh SHARP của Kính thiên văn Công nghệ mới 3.5m của ESO (NTT),
được đặt tại đài thiên văn La Silla ở Chile.
Nhiều quan sát sau đó đã được thực hiện trong vài năm bằng việc
sử dụng hai thiết bị được lắp đặt trên Kính thiên văn Rất Lớn 8m (VLT) của ESO.
Trong cuộc nghiên cứu kéo dài 16 năm này,
kính thiên văn của ESO đã quan sát không ngừng nghỉ khu vực này trong suốt 50 đêm.
Lần đầu tiên nghiên cứu mới này đánh dấu
cho việc xác định chính xác quỹ đạo di chuyển của những ngôi sao trung tâm.
Dữ liệu thu được cũng tiết lộ rất nhiều về đặc điểm của những ngôi sao này và sự hình thành của chúng.
Một trong số các ngôi sao tại đây,
các nhà thiên văn học thậm chí có thể theo dõi một vòng quỹ đạo hoàn chỉnh của nó!
Ngôi sao tiến đến gần lỗ đen trung tâm chỉ vỏn vẹn trong một ngày ánh sáng.
với khoảng cách gấp 5 lần khoảng cách giữa Sao Hải Vương và Mặt Trời.
Giáo sư Reinhard Genzel, từ Viện Vật lý ngoài Trái Đất Max Planck ở Đức,
là người chỉ đạo nhóm nghiên cứu .
Reinhard, tại sao việc nghiên cứu khu vực trung tâm của thiên hà Milky Way lại quan trọng đến vậy?
Bạn thấy đấy, vùng trung tâm của Milky Way
là phòng thí nghiệm quan trọng nhất mà chúng tôi có
để nghiên cứu kỹ lưỡng về những gì đang xảy ra ở các trung tâm thiên hà,
chi tiết hơn nhiều so với khi thực hiện ở thiên hà khác.
Còn nữa,
chúng ta có thể nghiên cứu xem ở lỗ đen có tồn tại ở đó không, những gì xảy ra xung quanh đó và hơn thế nữa,
đó là tất cả những vấn đề rất cơ bản mà chúng tôi muốn khám phá
mà ta khó có thể thực hiện nghiên cứu chi tiết hơn thế ở nhân của thiên hà khác.
Tiến sĩ Stefan Gillessen là tác giả đầu tiên của bài báo cáo nghiên cứu này.
Vì vậy, Stefan, cho chúng tôi biết, kết quả quan trọng nhất anh thu được là gì?
Kết quả quan trọng nhất trong nghiên cứu của chúng tôi là
giờ đây chúng ta có bằng chứng thực nghiệm về sự tồn tại của một lỗ đen siêu khối lượng
ở trung tâm thiên hà Milky Way.
Lỗ đen này nặng khoảng gấp bốn triệu lần khối lượng Mặt Trời
và chúng tôi đã biết khối lượng ở mức phần trăm.
Đây quả thực là một kết quả đáng kinh ngạc, nhưng nhóm nghiên cứu không có kế hoạch dừng lại ở đây.
Trong quá khứ họ đã sử dụng kỹ thuật quang học thích ứng độc đáo
để loại bỏ tác động làm mờ ảnh của bầu khí quyển.
Trong tương lai, họ dự định làm tốt hơn nữa,
và để thu được hình ảnh có độ phân giải cao hơn một kỹ thuật mới khác được sử dụng có tên là giao thoa.
Đây là nơi bạn kết hợp ánh sáng từ hai hoặc nhiều Đơn vị Kính thiên văn VLT với nhau.
Vậy Reinhard, dự định tiếp theo của nhóm nghiên cứu là gì?
Vâng, bạn thấy đấy, vào thời điểm này, chúng tôi thực sự khá chắc chắn
rằng có một lỗ đen lớn ở trung tâm thiên hà của chúng ta.
Bước tiếp theo, chúng tôi thực sự muốn "chơi đùa" với nó!
Nghĩa là chúng tôi muốn sử dụng nó như một công cụ
để kiểm tra liệu Thuyết Tương đối Rộng của Einstein, thực sự là đúng hay sai.
Wow! Chơi với lỗ đen để kiểm tra thuyết tương đối ...
Thực sự là một điều thú vị!
Tôi là tiến sĩ J đồng hành cùng ESOcast.
Lần sau hãy cùng tôi tham gia một cuộc phiêu lưu khác vào Vũ Trụ.
ESOcast được sản xuất bởi ESO, Đài thiên văn phía Nam của châu Âu. www.eso.org
ESO, Đài thiên văn phía Nam của châu Âu,
là tổ chức khoa học và công nghệ liên chính phủ hàng đầu trong thiên văn học
thiết kế, xây dựng và vận hành nhiều kính thiên văn trên mặt đất tiên tiến nhất thế giới.
Transcription by ESO ; translation by — Thanh Sang Mai