Vụ va chạm lỗ đen lớn nhất từng được phát hiện đang làm chấn động ngành vật lý thiên văn

Các nhà khoa học vừa quan sát được vụ sáp nhập hố đen lớn nhất từng được ghi nhận, mang tên GW231123, xảy ra vào ngày 23 tháng 11 năm 2023. Được phát hiện bởi mạng lưới LIGO-Virgo-KAGRA, sự kiện này tạo ra một hố đen có khối lượng khoảng 225 lần khối lượng Mặt Trời, vượt xa kỷ lục trước đó là 142 lần. Tín hiệu từ vụ sáp nhập mạnh và bất thường đến mức khiến các nhà vật lý thiên văn phải xem lại các mô hình hiện tại về sự hình thành và tiến hóa của hố đen.

Điểm đáng chú ý là hai hố đen tiền thân có khối lượng lần lượt khoảng 100 và 140 lần khối lượng Mặt Trời. Các giá trị này nằm trong vùng “khoảng trống khối lượng” – nơi mà các mô hình tiến hóa sao dự đoán các ngôi sao sẽ nổ tung theo cơ chế siêu tân tinh bất ổn cặp, không để lại tàn dư. Sự tồn tại của những hố đen nặng như vậy đặt ra nghi vấn về môi trường và quá trình nào đã sinh ra chúng, với giả thuyết hiện nay nghiêng về các cụm sao dày đặc có động lực học phức tạp.

Một điểm bất ngờ khác là tốc độ quay cực cao của hai hố đen sáp nhập, gần đạt giới hạn tối đa theo thuyết tương đối rộng của Einstein. Các chuyển động quay cực đại này khó có thể lý giải bằng tiến hóa sao đơn độc, mà có thể cho thấy chúng là hố đen thế hệ thứ hai, hình thành từ những vụ sáp nhập trước đó. Điều này ủng hộ lý thuyết hợp nhất theo cấp bậc – trong đó hố đen tăng khối lượng qua nhiều thế hệ sáp nhập liên tiếp.

Phát hiện này cũng củng cố nghiên cứu về hố đen trung gian (IMBH), một loại hố đen nằm giữa hố đen sao và hố đen siêu lớn. Trước đây, rất ít IMBH được xác nhận, và cơ chế hình thành của chúng vẫn là ẩn số. GW231123 hiện được xem là ứng viên hàng đầu cho một IMBH hình thành qua sáp nhập, mang lại mảnh ghép quan trọng cho bức tranh tổng thể về các loại hố đen trong vũ trụ.

Các kết quả đã được trình bày tại các hội nghị vật lý thiên văn lớn vào tháng 7 năm 2025 và đánh dấu một cột mốc quan trọng trong ngành thiên văn sóng hấp dẫn. Với hơn 200 vụ sáp nhập hố đen được ghi nhận trong chu kỳ quan sát mới nhất, phát hiện này không chỉ lập kỷ lục mới về khối lượng mà còn thách thức các giả định nền tảng về cái chết của sao và phân bố hố đen trong vũ trụ. Nó hé lộ sự đa dạng phong phú hơn nhiều của môi trường vũ trụ và hành vi hố đen so với những gì chúng ta từng nghĩ.

Nguồn: EarthSky, Sci.News, Physics.org, Nature, Science News