Ngôi sao nhanh nhất từng được biết đến tăng tốc dưới ảnh hưởng từ lỗ đen của Ngân Hà

WASHINGTON, ngày 19 tháng 8 Các nhà khoa học đã phát hiện ra ngôi sao nhanh nhất từng được biết đến, một "tay đua" vũ trụ đang lao vun vút quanh lỗ đen siêu siêu nặng nằm ở trung tâm dải Ngân Hà của chúng ta. Phát hiện này có thể nắm giữ chìa khóa để lần đầu tiên đo lường tốc độ tự quay của "mãnh thú" vũ trụ này.

Hình ảnh quan sát bằng ánh sáng nhìn thấy trên phạm vi rộng cho thấy những đám mây sao dày đặc trong chòm sao Nhân Mã hướng về trung tâm dải Ngân hà, trong bức ảnh được công bố ngày 19 tháng 8 năm 2026.

Ngôi sao này có khối lượng lớn hơn khoảng 50% và sáng gấp 5 lần Mặt Trời của chúng ta, di chuyển với tốc độ lên tới khoảng 56 triệu dặm (90 triệu km) mỗi giờ khi quỹ đạo quanh lỗ đen trung tâm của Ngân Hà — mang tên Sagittarius A*, hay Sgr A*. Tốc độ đó bằng hơn 8% tốc độ ánh sáng. Chưa có ngôi sao nào khác trong dải Ngân Hà hay ở nơi nào khác từng được ghi nhận đạt đến tốc độ này.

Ngôi sao mang tên S301 di chuyển theo quỹ đạo hình elip rất dẹt quanh Sgr A*, mất khoảng 8,7 năm để hoàn thành một vòng quỹ đạo. Khoảng cách gần nhất của nó tới lỗ đen là khoảng 11,5 lần khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời (đơn vị thiên văn - AU). Điều đó có nghĩa là điểm cận nhật của ngôi sao này nhỉnh hơn khoảng cách quỹ đạo từ Sao Thổ đến Mặt Trời một chút. Nhưng ở điểm xa nhất, S301 cách Sgr A* khoảng 1.360 đơn vị thiên văn.

Lỗ đen là những thiên thể cực kỳ đặc với lực hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra. Sgr A* sở hữu khối lượng gấp khoảng 4 triệu lần Mặt Trời và nằm cách Trái Đất khoảng 26.000 năm ánh sáng. Một năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng đi được trong một năm, tương đương 5,9 nghìn tỷ dặm (9,5 nghìn tỷ km).

Mặc dù Sgr A* hiện đang ở trạng thái yên tĩnh, lực hấp dẫn của nó vẫn rất đáng kể — nghĩa là nó có thể "nuốt chửng" các ngôi sao hoặc vật chất khác nếu chúng đi quá gần. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho biết S301 sẽ an toàn trước sự giận dữ của lỗ đen.

"Quỹ đạo của nó sẽ không bị suy giảm trong tương lai gần. Do đó, hướng của quỹ đạo sẽ thay đổi, nhưng nó không có nguy cơ bị nuốt chửng," nhà vật lý thiên văn Stefan Gillessen từ Viện Vật lý Địa ngoại hành tinh Max Planck ở Đức, một trong những người dẫn đầu nghiên cứu được xuất bản hôm thứ Tư trên tạp chí Nature, cho biết.

Chưa có ngôi sao nào khác được biết đến có quỹ đạo gần Sgr A* như ngôi sao này. Vậy làm thế nào S301 lại rơi vào quỹ đạo kỳ lạ đó?

Ông Gillessen cho biết có vẻ như ban đầu S301 là một phần của hệ sao đôi, bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn với một ngôi sao đồng hành. Nhưng tại một thời điểm nào đó, hai ngôi sao đã tiến quá gần đến lỗ đen trong quá trình di chuyển qua không gian, và sự tương tác hấp dẫn ba bên sau đó đã gây ra hỗn loạn.

"Một ngôi sao bị bắn văng ra khỏi trung tâm Ngân Hà với tốc độ cao và thậm chí rời khỏi dải Ngân Hà. Ngôi sao còn lại bị kẹt vĩnh viễn trên quỹ đạo gần lỗ đen. Đó chính là S301," ông Gillessen nói.

Các nhà nghiên cứu đã quan sát S301 bằng Kính thiên văn vô tuyến liên kết rất lớn (VLTI) của Đài thiên văn Nam châu Âu tại Chile. Ảnh hưởng tiếp diễn mà Sgr A* tác động lên S301 trong suốt quỹ đạo có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về lỗ đen, bao gồm cả khả năng đo lường độ quay của nó.

"Hiện tại, chúng ta biết rất ít về sự tự quay của Sgr A*," đồng tác giả nghiên cứu Felix Mang, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Viện Vật lý Địa ngoại hành tinh Max Planck, cho biết.

Các lỗ đen được cho là tự quay mạnh đến mức chúng làm xoắn vặn cả cấu trúc không gian và thời gian xung quanh chúng. Nhưng việc xác nhận độ quay này rất khó khăn vì lỗ đen không phát ra hay phản xạ ánh sáng, khiến chúng trở nên vô hình.

"Chúng ta chỉ có thể thấy sự tự quay của chúng bằng cách quan sát tác động lên không gian xung quanh chúng," ông Gillessen giải thích.

Các nhà nghiên cứu cho biết chuyển động của S301 vẫn rất nhạy cảm với Sgr A*.

"Ngôi sao này trong quỹ đạo của nó tiến đến rất gần Sgr A* nên nó thực sự sẽ cảm nhận được lực quay của Sgr A*," ông Gillessen nói.

"Đó không phải là sự lắc lư — kiểu như lắc qua lắc lại — mà đúng hơn là ngôi sao bị đẩy sang một quỹ đạo hơi khác một chút mỗi lần nó đi qua lỗ đen. Điều đó có nghĩa là bằng cách quan sát sự thay đổi quỹ đạo đó trong một thập kỷ nữa, chúng ta sẽ có thể xác định trực tiếp độ quay của lỗ đen. Một phép đo như vậy cho đến nay là chưa từng có tiền lệ," ông Gillessen nói thêm.