Các hố đen siêu lớn, với khối lượng từ hàng triệu đến hàng tỷ lần Mặt trời, nằm ở lõi của hầu hết các thiên hà khổng lồ trên khắp Vũ trụ. Chúng ta không biết chính xác làm thế nào những vật thể khổng lồ, cực kỳ dày đặc này hình thành, cũng như điều gì khiến một phần trong số chúng bắt đầu nuốt chửng vật chất xung quanh với tốc độ cực mạnh, sau đó phát ra năng lượng rất mạnh ở phổ điện từ và biến các thiên hà chủ của chúng thành "nhân thiên hà hoạt động".
Giải quyết những câu hỏi mở này trong vật lý thiên văn hiện đại là một trong những mục tiêu chính của hai sứ mệnh trong tương lai trong chương trình khoa học vũ trụ của ESA: Athena là Kính viễn vọng tiên tiến cho Vật lý thiên văn năng lượng cao, và LISA là anten vũ trụ giao thoa kế laser. Hiện cả hai nhiệm vụ đều đang trong giai đoạn nghiên cứu, và được lên kế hoạch phóng lên vũ trụ vào đầu năm 2030.
Günther Hasinger, Giám đốc Khoa học ESA cho biết: "Cả Athena và LISA đều là những sứ mệnh xuất sắc được thiết lập để tạo ra những bước đột phá trong nhiều lĩnh vực vật lý thiên văn.
Nhưng có một thí nghiệm cực kỳ thú vị mà chúng tôi chỉ có thể thực hiện nếu cả hai nhiệm vụ hoạt động cùng một lúc trong ít nhất vài năm: đó như là mang âm thanh đến 'các bộ phim vũ trụ' bằng cách quan sát sự hợp nhất của các lỗ đen siêu lớn bằng cả trong tia X và sóng hấp dẫn.
Với cơ hội duy nhất này để thực hiện các quan sát chưa từng có về một trong những hiện tượng hấp dẫn nhất trong vũ trụ, sự phối hợp giữa Athena và LISA sẽ làm tăng đáng kể các kết quả khoa học từ cả hai nhiệm vụ, đảm bảo sự dẫn đầu của Châu Âu trong một lĩnh vực nghiên cứu mới, và quan trọng này."
Athena sẽ là đài quan sát tia X lớn nhất từng được chế tạo, để nghiên cứu một số hiện tượng nóng nhất và mạnh nhất trong vũ trụ với độ chính xác và độ sâu chưa từng thấy.
Nó được thiết kế để trả lời hai câu hỏi cơ bản: làm thế nào các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của các thiên hà hình thành và phát triển, và cách thức vật chất thông thường kết hợp lại, cùng với vật chất tối vô hình, tạo thành mạng lưới vũ trụ tràn ngập vũ trụ.
Matt Athena Guainazzi, nhà khoa học nghiên cứu Athena tại ESA, cho biết: "Athena Athena sẽ đo được hàng trăm ngàn lỗ đen, từ tương đối gần đến xa, quan sát sự phát xạ tia X từ vật chất nóng hàng triệu độ trong môi trường xung quanh của chúng.
Chúng tôi đặc biệt quan tâm đến những hố đen xa xôi nhất, những hố đen được hình thành trong vài trăm triệu năm đầu tiên của lịch sử Vũ trụ và chúng tôi hy vọng chúng ta sẽ có thể hiểu được chúng hình thành như thế nào."
Trong khi đó, LISA sẽ là đài quan sát sóng hấp dẫn đầu tiên trong không gian - theo dõi sự dao động trong kết cấu không thời gian được tạo ra bởi sự gia tốc của các vật thể vũ trụ với trường hấp dẫn rất mạnh, giống như các cặp lỗ đen hợp nhất.
Thiên văn học sóng hấp dẫn, được hình thành chỉ một vài năm trước đây, hiện chỉ giới hạn ở các sóng tần số cao có thể được thử nghiệm bởi các thí nghiệm trên mặt đất như LIGO và Virgo. Những thí nghiệm này rất nhạy cảm với sự hợp nhất của các lỗ đen tương đối nhỏ - gấp vài lần đến vài chục lần so với Mặt trời.
LISA sẽ mở rộng các nghiên cứu này bằng cách phát hiện các sóng hấp dẫn tần số thấp, chẳng hạn như các sóng được giải phóng khi hai lỗ đen siêu lớn va chạm trong quá trình sáp nhập các thiên hà.
Paul McNamara, nhà khoa học nghiên cứu LISA tại ESA giải thích: "LISA sẽ là nhiệm vụ đầu tiên thuộc loại này, chủ yếu tìm kiếm các sóng hấp dẫn đến từ các lỗ đen siêu lớn đập vào nhau. Đây là một trong những hiện tượng năng lượng nhất mà chúng ta biết đến, giải phóng nhiều năng lượng hơn tất cả các hoạt động vũ trụ khác ở bất cứ lúc nào. Nếu hai lỗ đen siêu lớn hợp nhất bất cứ nơi nào trong vũ trụ, LISA cũng sẽ nhìn thấy chúng."
Một số sự kiện sóng hấp dẫn đầu tiên được phát hiện bởi LIGO và Virgo trong giai đoạn 2015-2017 đều bắt nguồn từ các cặp lỗ đen với khối lượng của các ngôi sao, được biết là không phát ra bất kỳ ánh sáng nào khi chúng kết hợp. Sau đó, vào tháng 8 năm 2017, sóng hấp dẫn đến từ một nguồn khác - đó là sự hợp nhất của hai ngôi sao neutron - đã được phát hiện lần đầu tiên.
Khám phá khoa học - Theo ESA.
0 Nhận xét