Hố đen cách 12.000 năm ánh sáng đang hướng tia phản lực về phía Trái Đất

Một hố đen cách Trái Đất khoảng 12.000 năm ánh sáng đang phóng một tia plasma với vận tốc bằng phần lớn tốc độ ánh sáng, và tia này hướng gần đúng về phía chúng ta. Hệ vật thể, một sao đôi bị bụi che phủ chỉ được biết đến qua tên trong danh mục IRAS 18293-0941, là bằng chứng thuyết phục nhất cho tới nay về một “microblazar”: phiên bản cỡ sao của các blazar phát sáng từ lõi những thiên hà xa xôi.

Điều này quan trọng vì hai lý do. Mọi blazar được biết đến cho đến nay đều cách chúng ta hàng triệu hoặc hàng tỷ năm ánh sáng, vì vậy một phiên bản thu nhỏ nằm trong Ngân Hà là một phòng thí nghiệm ngay bên cạnh. Nhóm đứng sau phát hiện này cũng cho rằng tia phản lực thứ hai của hệ, tia hướng ra xa chúng ta, đang đâm vào một đám mây khí, nơi nó có thể đang gia tốc các hạt lên tới khoảng một triệu tỷ electronvolt, cao gấp hơn một trăm lần năng lượng của các chùm proton trong Máy Va chạm Hadron Lớn.

Microquasar, tức các hệ sao đôi trong đó một hố đen hoặc sao neutron hút khí từ ngôi sao đồng hành rồi phóng một phần vật chất ấy ngược trở ra theo hai tia hẹp, đã được biết đến từ nhiều thập kỷ. Khi một tia như vậy hướng gần theo đường ngắm của chúng ta, thuyết tương đối khiến nửa tia lao về phía chúng ta trông sáng hơn nhiều, trong khi nửa tia lùi xa gần như biến mất. Hiệu ứng này, gọi là tăng cường Doppler, chính là điều khiến các blazar sáng đến vậy. Một phiên bản trong Ngân Hà từ lâu đã được dự đoán, nhưng mọi ứng viên trước đó đều không đứng vững khi được xem xét kỹ lưỡng.

Một tia phản lực đã ẩn sau bức tường bụi như thế nào

“Nó nằm sau lượng bụi dày đặc đến mức gần như vô hình trong các ảnh quang học tiêu chuẩn,” tác giả chính Josep Martí thuộc Đại học Jaén ở Tây Ban Nha cho biết. Vật thể từng được đánh dấu là một ứng viên sao đôi tia X và sau đó, theo lời ông, “được đưa vào danh mục từ nhiều thập kỷ trước rồi ít nhiều bị lãng quên”.

Bức xạ vô tuyến, có thể xuyên qua bụi, đã làm lộ nó. Các ảnh khảo sát chụp cách nhau nhiều năm đều cho thấy một lõi gọn và một thùy duy nhất ở một phía, không có gì ở phía còn lại: dấu hiệu của một tia phản lực ổn định thay vì một đợt bùng phát đơn lẻ.

Ảnh lưu trữ từ Very Large Array và một đợt quan sát kéo dài tám giờ bằng European VLBI Network, mạng lưới liên kết các kính thiên văn vô tuyến trải khắp lục địa thành một kính thiên văn ảo, đã lần theo cùng tia phản lực một phía này từ những thang đo nhỏ nhất đến tận thùy. Tia đang tiến về phía chúng ta sáng ít nhất gấp 26 lần bất kỳ dấu vết nào của tia song sinh, điều này đòi hỏi dòng khí phải chuyển động nhanh hơn hai phần ba tốc độ ánh sáng và nằm trong góc khoảng 48 độ so với đường ngắm của chúng ta. Với vận tốc minh họa bằng ba phần tư tốc độ ánh sáng, góc này vào khoảng 26 độ.

Phép kiểm tra quyết định là vị trí. Vị trí vô tuyến của tia phản lực, được đo chính xác đến phần nghìn giây cung, trùng khớp với vị trí của ngôi sao từ vệ tinh Gaia của Cơ quan Vũ trụ châu Âu, loại trừ kẻ mạo danh thường gặp: một thiên hà hoạt động xa xôi nằm phía sau một ngôi sao trong Ngân Hà. Theo Benito Marcote thuộc Joint Institute for VLBI ERIC tại Hà Lan, điều đó “xác nhận rằng tia phản lực thuộc về hệ sao”.

Theo dõi quang học bằng các kính thiên văn Tây Ban Nha và Zwicky Transient Facility phát hiện độ sáng dao động chỉ 0,02 cấp sao, lặp lại mỗi 11,38 ngày, tức chu kỳ quỹ đạo của cặp sao. Dao động nhỏ như vậy, không kèm hiện tượng che khuất, cho thấy chúng ta nhìn quỹ đạo gần như chính diện, nghiêng khoảng 20 độ. Các tia phản lực phóng vuông góc với quỹ đạo đó phải hướng gần về phía chúng ta, đúng như dữ liệu vô tuyến cho thấy. Phổ quan sát từ Calar Alto cho thấy ngôi sao đồng hành là một sao khổng lồ nóng, nặng hoặc siêu khổng lồ, đang thổi khí với vận tốc 300 đến 400 km/giây vào một lớp vỏ bụi.

Tia phản lực còn lại đâm vào một đám mây

Tia phản lực hướng về chúng ta đi vào vùng khí loãng rồi lan rộng thành một bong bóng lớn, mờ nhạt. Tia lùi xa vẫn hẹp cho đến khi va vào vật chất đậm đặc cách đó hàng chục parsec (một parsec bằng khoảng 3,26 năm ánh sáng). Tại đây, ảnh vô tuyến từ mạng MeerKAT của Nam Phi cho thấy một điểm nóng gọn được bao quanh bởi hydro phát sáng và bụi ấm: một mặt sóng xung kích, giống như sóng mũi tàu.

Các khảo sát khí carbon monoxide xác định một đám mây phân tử lớn nằm dọc theo đường ngắm đó, ở cùng khoảng cách 3,6 kiloparsec; đây là cách nhóm nghiên cứu đi đến con số 12.000 năm ánh sáng. Điểm nóng cũng chồng lấp với LHAASO J1831-1007u*, một nguồn tia gamma có năng lượng vượt 100 teraelectronvolt được Đài quan sát mưa khí quyển độ cao lớn của Trung Quốc phát hiện.

Pedro Luque-Escamilla, đồng tác giả thuộc Đại học Jaén, nói: “Điểm thanh nhã là động cơ gia tốc và mục tiêu là hai vật thể khác nhau, cách nhau hàng chục parsec.” Trong mô hình của nhóm, các proton được tia phản lực gia tốc thoát vào đám mây và va chạm với khí ở đó, tạo ra các hạt tồn tại ngắn gọi là pion; chúng phân rã thành các tia gamma mà LHAASO quan sát được. Được xây dựng quanh một hố đen 10 lần khối lượng Mặt Trời đang nuốt vật chất với tốc độ dữ dội, mô hình tái tạo được ánh sáng của hệ từ sóng vô tuyến đến các năng lượng tia gamma cao nhất.

So sánh với các hệ khác

Các blazar ở những thiên hà khác được cung cấp năng lượng bởi các hố đen siêu nặng có khối lượng từ hàng triệu đến hàng tỷ lần Mặt Trời, và ngay cả một trong những blazar gần nhất, Markarian 421, cũng cách chúng ta khoảng 400 triệu năm ánh sáng. IRAS 18293-0941 được cung cấp năng lượng bởi một hố đen được mô hình hóa ở mức khoảng 10 khối lượng Mặt Trời và nằm cách chúng ta chưa bằng một nửa khoảng cách đến hố đen ở tâm Ngân Hà, Sagittarius A*, vốn cách khoảng 26.000 năm ánh sáng.

Các ứng viên trước đó đều không trụ vững. V4641 Sagittarii không có tia phản lực ổn định lẫn phép đo độc lập về hướng của nó, còn sao đôi hố đen 4U 1543-47 chỉ tạo ra tia phản lực một phía nghiêng chưa đến 27 độ so với đường ngắm của chúng ta trong một đợt bùng phát. IRAS 18293-0941 có một tia phản lực trông không đổi qua nhiều năm khảo sát, đồng thời quỹ đạo của nó có độ nghiêng có thể đo riêng biệt, tổ hợp mà các nhà thiên văn học dùng để phân loại blazar.

Hệ này cũng gia nhập danh sách ngày một dài các microquasar có liên hệ với loại bức xạ giàu năng lượng nhất trong thiên hà. Các đài quan sát tia gamma gần đây đã kết nối SS 433 và V4641 Sagittarii với phát xạ siêu cao năng, bổ sung bằng chứng rằng tàn dư siêu tân tinh không phải là những máy gia tốc hạt lớn duy nhất của Ngân Hà.

Những điều nghiên cứu chưa thể khẳng định

Chính bài báo gọi IRAS 18293-0941 là một “ứng viên microblazar Ngân Hà thuyết phục”, chứ chưa phải một kết luận khép lại vấn đề.

Hố đen chưa được cân khối lượng. Con số 10 khối lượng Mặt Trời là một giả định của mô hình, và loại sao đồng hành vẫn chưa chắc chắn: bụi che ánh sáng sao quá nặng nề đến mức không thể loại trừ khả năng đó là một sao biến quang xanh sáng, một loại sao nặng hiếm gặp và không ổn định hơn.

Khoảng cách là điểm yếu thứ hai. Gaia trả về thị sai âm về mặt hình thức, không cung cấp khoảng cách có thể sử dụng, còn các nghiên cứu cũ đặt hệ này ở 8 đến 9 kiloparsec, xa hơn gấp đôi. Con số 12.000 năm ánh sáng giả định rằng tia phản lực thực sự đang va vào đám mây ở khoảng cách 3,6 kiloparsec.

Một dấu hiệu kinh điển của blazar cũng còn thiếu: sự nhấp nháy nhanh. Nhóm không phát hiện biến thiên quang học trong vòng một giờ xuống đến mức 0,01 cấp sao, và cho rằng lớp vỏ bụi làm trơn các thay đổi nhanh; đây là một lời giải thích hợp lý nhưng vẫn cần được kiểm chứng.

Cuối cùng, mối liên hệ với tia gamma dựa trên vị trí và mô hình hóa. LHAASO J1831-1007u* trước đây từng được liên hệ một cách dè dặt với các vật thể khác trong cùng vùng đông đúc này, còn vận tốc và góc của tia phản lực là các giới hạn chứ không phải phép đo trực tiếp.

Những câu hỏi thường gặp về microblazar

Microblazar là gì?

Microblazar là một microquasar có tia phản lực hướng gần theo đường ngắm của chúng ta. Đây là hệ sao đôi trong đó một hố đen khối lượng sao hoặc sao neutron hút vật chất từ sao đồng hành và phóng ra các tia phản lực. Vì tia này hướng gần về phía chúng ta, thuyết tương đối khiến nó trông sáng hơn, tương tự như ở các blazar khổng lồ của những thiên hà xa xôi.

Một tia phản lực từ hố đen hướng về Trái Đất có nguy hiểm không?

Không. IRAS 18293-0941 cách khoảng 12.000 năm ánh sáng, và tia phản lực hướng về chúng ta lan rộng thành một bong bóng lớn, mờ nhạt ở gần nguồn của nó. Những gì tới Trái Đất chỉ là phát xạ vô tuyến yếu, tia X và tia gamma mà chỉ các đài quan sát nhạy mới có thể phát hiện.

IRAS 18293-0941 cách bao xa?

Nhóm nghiên cứu ước tính khoảng 3,6 kiloparsec, tương đương gần 12.000 năm ánh sáng, dựa trên đám mây phân tử mà tia phản lực của nó dường như đang va vào. Khoảng cách này chưa bằng một nửa quãng đường đến tâm Ngân Hà, dù các ước tính cũ đặt nó ở xa hơn gấp đôi.

Khác biệt giữa microquasar và blazar là gì?

Cả hai đều là các tia phản lực từ một hố đen đang hút vật chất. Một blazar được cung cấp năng lượng bởi hố đen siêu nặng ở lõi một thiên hà, có khối lượng từ hàng triệu đến hàng tỷ lần Mặt Trời, và tia phản lực của nó hướng về phía chúng ta. Một microquasar được cung cấp năng lượng bởi một hố đen hoặc sao neutron có khối lượng vài lần Mặt Trời trong hệ sao đôi. Microblazar kết hợp cả hai: một microquasar có tia phản lực tình cờ hướng về phía chúng ta.

Nghiên cứu của một nhóm từ Tây Ban Nha, Hà Lan và Argentina được đăng dưới dạng bản thảo tiền công bố vào ngày 1 tháng 9 năm 2026 và đã được Astronomy & Astrophysics chấp nhận; Netherlands Research School for Astronomy công bố thông tin này vào ngày 22 tháng 9. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ một đợt vận hành European VLBI Network ngày 26 tháng 5 năm 2024, theo dõi quang học đến hết năm 2024 và phổ Calar Alto từ giữa năm 2025. Bước tiếp theo là quan sát theo mục tiêu tại vị trí va chạm. Marcote nói: “Chúng tôi đang lên kế hoạch quan sát thêm điểm nóng nơi tia phản lực va vào.”

Tài liệu tham khảo: Martí et al., “A Galactic microblazar as a potential accelerator of ultra-high-energy particles,” Astronomy & Astrophysics, 2026. DOI: 10.1051/0004-6361/202661105

Thẻ: Milky Way, hố đen, IRAS 18293-0941, LHAASO, microblazar, vi chuẩn tinh