Siêu bão vũ trụ thổi với tốc độ 30% tốc độ ánh sáng từ một lỗ đen quái vật

Trung tâm của một thiên hà xa xôi là nơi trú ngụ của một cơn bão vũ trụ với sức mạnh không thể tưởng tượng nổi. Các nhà thiên văn học vừa xác định được luồng gió cực tím nhanh nhất từng được đo lường, phóng ra từ một lỗ đen siêu lớn. Đây không phải là một cơn gió nhẹ; đó là một dòng khí khổng lồ lao qua không gian với vận tốc thách thức mọi sự so sánh thông thường, mang đến một phép thử độc nhất cho các lý thuyết về cách lỗ đen nhào nặn vũ trụ.

Gió kỷ lục của Quasar J2318

Một nhóm nghiên cứu đã đo được luồng vật chất thoát ra phi thường từ quasar SDSS J231854.31+243954.2, thường được biết đến với tên gọi J2318. Quasar này, được cung cấp năng lượng bởi một lỗ đen siêu lớn có khối lượng gấp 1,7 tỷ lần Mặt Trời của chúng ta, đang đẩy khí ra ngoài với tốc độ lên tới 30% tốc độ ánh sáng . Theo các đơn vị đo lường truyền thống hơn, con số này tương đương với khoảng 90.000 km mỗi giây, hay một vận tốc gần như không thể lĩnh hội nổi là 324 triệu km mỗi giờ .

Phép đo này đã biến nó trở thành luồng gió nhanh nhất từng được ghi nhận ở bước sóng cực tím gần một lỗ đen siêu lớn . Dòng chảy này được xác định không phải là một dòng ổn định mà là một luồng thoát ra biến thiên, ngày càng mạnh lên, được quan sát thông qua các dấu hiệu hấp thụ của các ion carbon và silicon trong quang phổ của quasar .

Một cơn bão cấp 77 ở quy mô vũ trụ

Để truyền tải sự dữ dội tuyệt đối của hiện tượng này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một phép ẩn dụ quen thuộc trên Trái Đất và kéo giãn nó đến điểm cực hạn. Họ mô tả luồng gió này tương đương với một cơn bão cấp 77 . Theo thang đo Saffir-Simpson quen thuộc với các cơn bão trên Trái Đất, mỗi cấp tăng lên thể hiện tốc độ gió tăng khoảng 20% so với cấp trước đó. Một cơn bão cấp 5 thảm khốc có sức gió trên 252 km/h. Luồng gió từ quasar này không chỉ mạnh hơn một vài cấp; nó nhanh hơn hàng triệu lần so với bất kỳ cơn bão nào từng được ghi nhận trên hành tinh của chúng ta .

"Xét về tốc độ, luồng gió của quasar này có thể được gọi là một cơn bão cấp 79. Mỗi cấp bão nhanh hơn cấp dưới nó khoảng 20%. Gọi nó là cấp 79 giúp chúng ta hình dung nó nhanh đến mức nào, nhưng tất nhiên, luồng gió này không giống bất cứ thứ gì trên Trái Đất." — Tác giả chính Lucas Seaton

(Lưu ý: Các thông cáo báo chí khác nhau từ các viện nghiên cứu đã trích dẫn luồng gió này là "bão cấp 77" hoặc "cấp 79", một sự khác biệt nhỏ phát sinh từ cách xấp xỉ được sử dụng, nhưng cả hai đều minh họa rõ ràng cùng một quy mô cực đoan.)

Thiết bị và nhóm khám phá

Phát hiện này là minh chứng cho sức mạnh của các cuộc khảo sát thiên văn quy mô lớn kết hợp với các quan sát tiếp theo có mục tiêu.

• Sloan Digital Sky Survey (SDSS - Khảo sát Bầu trời Kỹ thuật số Sloan): Dấu hiệu ban đầu của quasar bất thường này được tìm thấy trong các quang phổ quang học từ dự án bản đồ khổng lồ này .
• Kính thiên văn Gemini North: Các quan sát tiếp theo sử dụng kính thiên văn 8,1 mét tại Hawaii này đã xác nhận vận tốc cực hạn của luồng gió kỷ lục .

Phát hiện được chính thức hóa bởi một nhóm cộng tác do Đại học York dẫn đầu. Dấu hiệu ban đầu được nghiên cứu sinh Marianna Veltri chỉ ra vào tháng 11 năm 2023. Phân tích sau đó được dẫn dắt bởi nghiên cứu sinh Lucas Seaton, tác giả chính của bài báo, dưới sự hướng dẫn của điều tra viên chính, Giáo sư Patrick Hall . Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học từ một số viện, như Giáo sư Paola Rodríguez Hidalgo (Đại học Washington Bothell) và các chuyên gia của Penn State là W. Niel Brandt và Donald Schneider . Kết quả được công bố vào ngày 4 tháng 6 năm 2026 trên tạp chí The Astrophysical Journal .

Làm thế nào một cơn gió có thể chặn đứng sự ra đời của các vì sao

Khám phá này không chỉ đơn thuần là một kỷ lục; nó có những hàm ý sâu sắc cho sự hiểu biết của chúng ta về sự hình thành thiên hà. Quá trình này, được gọi là phản hồi quasar, là một thành phần quan trọng trong các mô phỏng vũ trụ học .

Năng lượng khổng lồ do các luồng thoát này mang theo có thể đốt nóng khí xung quanh và đẩy bật nó ra khỏi thiên hà. Vì lượng khí này chính là nhiên liệu thô cho sự hình thành sao, một cơn gió như vậy có thể ngăn chặn hiệu quả sự hình thành sao trên quy mô toàn thiên hà. Trong nhiều thập kỷ, các mô phỏng đã dựa vào cơ chế phản hồi này để giải thích tại sao các thiên hà không phát triển lớn hơn so với những gì chúng ta quan sát được, nhưng chúng thiếu các ràng buộc chính xác từ thực tế. Những quan sát về các luồng thoát cực đoan như ở J2318 cung cấp dữ liệu thiết yếu để hiệu chỉnh những mô hình vũ trụ kỹ thuật số này .

Bài toán tăng tốc chưa có lời giải

Dù có sức mạnh giải thích lớn, luồng gió từ J2318 vẫn đặt ra một câu đố vật lý quan trọng mà các mô hình hiện tại đang chật vật tìm lời giải. Gió từ quasar được thúc đẩy bởi áp suất bức xạ — ánh sáng từ đĩa vật chất năng lượng cao đẩy khí ra ngoài .

Nghịch lý nằm ở quá trình ion hóa. Cũng chính bức xạ cực tím cường độ mạnh giúp tăng tốc khí lại đồng thời tước đi dữ dội các electron khỏi nguyên tử, khiến chúng trở nên vô hình trong chính phần quang phổ dùng để phát hiện ra chúng. Câu hỏi quan trọng là: Làm thế nào luồng gió này đạt tới 30% tốc độ ánh sáng trong khi vẫn bảo tồn đủ các ion carbon và silicon để có thể nhìn thấy trong các vạch hấp thụ UV? Sự cân bằng tinh tế này giữa gia tốc dữ dội và ion hóa hủy diệt vẫn chưa được giải thích đầy đủ .

"Làm thế nào để đẩy khí đến tốc độ chúng ta quan sát được trong khi vẫn giữ nguyên vẹn các ion carbon và silicon mà chúng ta thấy... đó thực sự là một câu đố." — Lucas Seaton

Sự căng thẳng giữa lý thuyết và thực nghiệm này đảm bảo rằng J2318 sẽ vẫn là tâm điểm cho các nhà vật lý thiên văn đang tìm cách tháo gỡ mối quan hệ phức tạp giữa những vật thể sáng nhất trong vũ trụ và những con quái vật đen tối có khả năng định hình thiên hà ở trung tâm của chúng.