Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) vừa gửi về những dữ liệu gây sốc về một hố đen khổng lồ tồn tại từ thuở sơ khai của vũ trụ, nhưng kỳ lạ thay, nó "cô đơn" giữa một thiên hà gần như không có ngôi sao nào.
Trong mô hình vật lý thiên văn chuẩn mực, các ngôi sao được xem là những "viên gạch" đầu tiên. Chúng hình thành từ các đám mây khí, và chỉ khi những ngôi sao khổng lồ chết đi, hố đen mới xuất hiện. Thế nhưng, phát hiện mới nhất tại thiên hà Abell 2744-QSO1 đang đảo lộn trật tự này, đặt ra câu hỏi hóc búa: Phải chăng hố đen đã xuất hiện trước cả các vì sao?
Ảnh minh họa hố đen vũ trụ.
Vật thể được tìm thấy là một hố đen siêu khối lượng, nặng gấp 50 triệu lần Mặt trời. Điều đáng kinh ngạc là nó tồn tại chỉ 700 triệu năm sau vụ nổ Big Bang. Theo lẽ thường, để đạt được kích thước khổng lồ như vậy, một hố đen cần hàng tỷ năm "nuốt" khí và sáp nhập với các hố đen khác.
Nghịch lý lớn nhất nằm ở chỗ hố đen này ngự trị trong một thiên hà "nghèo nàn", gần như trơ trọi và không có đủ lượng sao tương ứng để giải thích cho sự hình thành của nó.
Tiến sĩ Boyuan Liu từ Đại học Cambridge (Anh), đồng tác giả nghiên cứu, thốt lên: "Đây thực sự là một câu đố hóc búa. Lý thuyết truyền thống luôn khẳng định các ngôi sao phải hình thành trước, hoặc ít nhất là cùng lúc với hố đen. Nhưng trường hợp này hoàn toàn ngược lại".
Để giải mã hiện tượng kỳ lạ này, các nhà khoa học buộc phải lục lại một giả thuyết đã bị lãng quên từ thập niên 1970 của huyền thoại Stephen Hawking và Bernard Carr: Hố đen nguyên thủy (Primordial Black Holes).
Giả thuyết này cho rằng, ngay sau Big Bang, những biến động mật độ cực đoan của vũ trụ sơ khai có thể tạo ra các hố đen trực tiếp mà không cần thông qua quá trình chết đi của các ngôi sao.
Nhóm nghiên cứu của Liu đã chạy các mô phỏng máy tính phức tạp, thử nghiệm giả thuyết về một "hạt giống" hố đen nguyên thủy nặng 50 triệu lần khối lượng Mặt trời. Kết quả mô phỏng trùng khớp đến kinh ngạc với dữ liệu thực tế từ JWST: Một hố đen khổng lồ bao quanh bởi lượng khí lớn nhưng lại rất ít sao và các nguyên tố hóa học đặc trưng.
Kính James Webb.
Mặc dù chưa thể khẳng định chắc chắn 100%, nhưng phát hiện này mở ra một khả năng chấn động: Một số hố đen lớn nhất trong vũ trụ không phải là "xác chết" của các ngôi sao, mà là những thực thể được sinh ra ngay từ bình minh của vũ trụ.
Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn còn nhiều việc phải làm. Việc một hố đen nguyên thủy có thể lớn nhanh đến mức 50 triệu lần khối lượng Mặt trời vẫn là một bài toán khó, đòi hỏi những điều kiện sáp nhập cực đoan hoặc nguồn bức xạ năng lượng cao mà hiện tại giới thiên văn chưa thể xác định rõ.
Nghiên cứu hiện đã được công bố trên kho lưu trữ khoa học arXiv và đang chờ đợi thêm những bằng chứng mới từ "mắt thần" James Webb trong tương lai gần.
