Kính viễn vọng James Webb vừa tìm thấy 'ngôi sao lỗ đen' đầu tiên

Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn đã bối rối không hiểu làm thế nào những lỗ đen siêu khối lượng — vật thể có khối lượng gấp hàng triệu đến hàng tỷ lần Mặt Trời — lại có thể phát triển lớn nhanh đến vậy trong vũ trụ sơ khai. Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) có thể vừa tìm ra một mảnh ghép quan trọng của câu đố này: một lớp thiên thể hoàn toàn mới làm mờ ranh giới giữa một ngôi sao và một lỗ đen.

Được công bố trên tạp chí Nature vào tháng 8 năm 2026, khám phá về vật thể mang tên MoM-BH-1* là ví dụ đầu tiên được xác nhận về một 'ngôi sao lỗ đen', một dạng lai ghép kỳ lạ từng chỉ tồn tại trong lý thuyết . Phát hiện này đồng thời có thể giải mã một bí ẩn khác đã làm đau đầu các nhà khoa học kể từ khi JWST bắt đầu gửi về những bức ảnh trường sâu: bản chất của những 'chấm đỏ nhỏ' (little red dots) bí ẩn.

'Ngôi sao lỗ đen' chính xác là gì?

'Ngôi sao lỗ đen' không phải là một ngôi sao theo nghĩa truyền thống. Nó là một lỗ đen siêu khối lượng — một vật thể có khối lượng gấp khoảng 100.000 lần Mặt Trời — bị bao phủ hoàn toàn trong một lớp vỏ khí hydro và heli gần như tinh khiết, cực kỳ đặc và hỗn loạn . Lớp vỏ khí này dày đến mức toàn bộ cấu trúc nở rộng ra với kích thước bằng Hệ Mặt Trời của chúng ta, phát ra ánh sáng đỏ rực rỡ khiến nó trông giống như một ngôi sao khổng lồ .

Điểm mấu chốt là năng lượng của vật thể này không đến từ phản ứng tổng hợp hạt nhân, quá trình cung cấp năng lượng cho các ngôi sao thông thường. Thay vào đó, lỗ đen trung tâm đang tích cực bồi tụ, tức là nuốt chửng vật chất. Khi khí rơi vào lỗ đen, nó nóng lên, và nhiệt lượng khổng lồ đó bức xạ ra ngoài xuyên qua lớp vỏ hydro, khiến toàn bộ cấu trúc phát sáng . Kết quả là một vật thể tạo ra năng lượng gấp khoảng 100 tỷ lần một ngôi sao điển hình — vượt xa giới hạn của phản ứng tổng hợp .

Các đặc điểm chính của MoM-BH*-1

Các nhà thiên văn đã đo đạc chính xác một số đặc điểm nổi bật của vật thể mới này:

• Kích thước: Lớp vỏ khí hydro của nó trải rộng xấp xỉ đường kính của Hệ Mặt Trời .
• Khối lượng: Lỗ đen trung tâm có khối lượng khoảng 100.000 lần Mặt Trời, và tổng khối lượng của vật thể vào khoảng 10⁶·³ lần Mặt Trời .
• Độ sáng: Nó giải phóng năng lượng gấp khoảng 100 tỷ lần so với một ngôi sao bình thường .
• Thành phần: Lớp khí bao quanh gần như là hydro và heli tinh khiết, hầu như không phát hiện được 'kim loại' (các nguyên tố nặng hơn hydro và heli) . Quang phổ của nó cho thấy một điểm gãy Balmer cực kỳ sâu, một dấu hiệu không phù hợp với bầu khí quyển sao thông thường .
• Nguồn năng lượng: Độ sáng khổng lồ của nó đến từ lỗ đen trung tâm đang tích cực bồi tụ, chứ không phải từ phản ứng tổng hợp hạt nhân .
• Khoảng cách và Tuổi: MoM-BH*-1 được nhìn thấy ở thời điểm chỉ 660 triệu năm sau Vụ Nổ Lớn, ở dịch chuyển đỏ khoảng 7,76. Điều này đặt nó ở khoảng cách xa khoảng 13,1 tỷ năm ánh sáng .

Vật thể này được phát hiện trong khuôn khổ khảo sát 'Ảo Ảnh hay Phép Màu' (Mirage or Miracle - MoM) của JWST, vốn được thiết kế để săn tìm những thiên hà sớm nhất trong vũ trụ . Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi nhà thiên văn học Rohan Naidu từ MIT, đã tình cờ phát hiện ra vật thể này khi đang xem xét các bức ảnh trường sâu của JWST .

Giải mã bí ẩn về 'Những chấm đỏ nhỏ'

Kể từ khi bắt đầu các hoạt động khoa học, JWST đã nhiều lần phát hiện những vật thể màu đỏ nhỏ, mờ nhạt, đặc và rất đỏ nằm rải rác trong các bức ảnh về vũ trụ sơ khai. Các nhà thiên văn gọi chúng là 'những chấm đỏ nhỏ', và bản chất thực sự của chúng đã trở thành chủ đề tranh luận sôi nổi .

Khám phá về MoM-BH*-1 cung cấp một manh mối mới đầy sức mạnh. Vật thể này được các nhà nghiên cứu gọi là một 'ngôi sao lỗ đen trần' (naked black hole star). Ánh sáng của nó hầu như hoàn toàn đến từ lớp vỏ khí được cung cấp năng lượng bởi lỗ đen, với sự ô nhiễm không đáng kể từ một thiên hà chủ bên dưới .

Điểm mấu chốt là MoM-BH*-1 nằm gần một thiên hà đồng hành. Các mô phỏng máy tính cho thấy sau khi 'ngôi sao lỗ đen' này sáp nhập với thiên hà đó — một sự kiện được dự đoán sẽ xảy ra khoảng 100 triệu năm sau thời điểm được quan sát — quang phổ của nó sẽ khớp chặt chẽ với quang phổ của những 'chấm đỏ nhỏ' được thấy bên trong các thiên hà khác .

Điều này cho thấy mạnh mẽ rằng nhiều 'chấm đỏ nhỏ' thực chất là những 'ngôi sao lỗ đen' đang trong quá trình sáp nhập với thiên hà chủ của chúng . Về cơ bản, chúng là bộ máy trung tâm của các chuẩn tinh sơ sinh (baby quasars), ẩn mình bên trong lòng các thiên hà chủ khi chúng trải qua các cuộc sáp nhập vũ trụ.

Mô hình này cũng giải thích một cách hợp lý tại sao các 'chấm đỏ nhỏ' trông đặc và đỏ đến vậy. Lớp vỏ hydro dày đặc bao quanh lỗ đen ngăn chặn hiệu quả ánh sáng bước sóng ngắn (xanh lam) trong khi cho phép ánh sáng bước sóng dài hơn (đỏ) đi qua, tạo ra màu đỏ đặc trưng mà không cần đến một lượng lớn bụi liên sao, vốn là một giả thuyết hàng đầu khác .

Điều này có ý nghĩa gì đối với việc tìm hiểu vũ trụ sơ khai

Khám phá về MoM-BH*-1 không chỉ giải quyết một bí ẩn duy nhất. Nó cung cấp một cơ chế khả thi giải thích cách các lỗ đen siêu khối lượng có thể phát triển đến kích thước khổng lồ trong khoảng thời gian tương đối ngắn ở vũ trụ sơ khai . Bằng cách bồi tụ vật chất với tốc độ cực nhanh bên trong lớp vỏ khí dày đặc của nó, một 'ngôi sao lỗ đen' đại diện cho một giai đoạn tăng trưởng nhanh của lỗ đen, một bước tiến trên con đường trở thành những gã khổng lồ có khối lượng gấp hàng tỷ Mặt Trời được thấy ở các thời kỳ vũ trụ thậm chí còn sớm hơn.

Vật thể này, được mô tả trong một nghiên cứu có sự đồng tác giả của các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Áo (ISTA) và các cộng tác viên quốc tế khác, hiện đang là chủ đề của các cuộc nghiên cứu theo dõi chuyên sâu . Hiện tại, MoM-BH*-1 được xem như một phát hiện 'một phần tỷ' — một cái nhìn hiếm hoi về một giai đoạn tiến hóa vũ trụ trước đây vô hình, và là một mối liên kết trực tiếp giữa một lý thuyết lai ghép sao-lỗ đen và những chấm đỏ dai dẳng đã xuất hiện trong những bức ảnh nổi tiếng nhất của JWST.