Quasar - Nó là hố đen, thiên hà hay chỉ là 1 đám tinh vân siêu lớn

Các Quasar

Các nhà thiên văn đã khám phá ra 1 loại thiên thể mà hình ảnh của chúng không trải rộng ra như hình ảnh của 1 thiên hà mà có dạng gần tròn và hữu hạn, chúng giống như các ngôi sao thông thường trong Dải Ngân Hà. Tuy nhiên, các phép đo phổ lại cho thấy rằng phổ của chúng bị dịch chuyển mạnh về phía bước sóng dài, gợi lên rằng các vật thể này phải ở xa bên ngoài Thiên Hà của chúng ta. Vì Vũ Trụ đang giãn nở, tất cả các thiên hà đều chạy ra xa chúng ta và các vạch phổ của chúng dịch chuyển về phía đỏ của phổ theo định luật Doppler. Các vật thể ở càng xa dịch chuyển ra xa chúng ta với tốc độ càng lớn và có độ dịch chuyển về phía đỏ càng lớn. Mối liên hệ này áp dụng cho các Quasar. Do đó, các Quasar ở cách chúng ta rất xa

Bản chất của Quasar

Thực chất, Quasar sáng gấp ngàn lần các thiên hà sáng nhất mặc dù các Quasar hiện ra như những vật thể rất mờ trên bầu trời vì chúng ở rất xa. Quasar thuộc vào những loại thiên thể sáng nhất trong Vũ Trụ. Các nghiên cứu quang phổ đã cho thấy rằng bức xạ của Quasar được phát ra bởi các khí nóng tương tự như các khí được tìm thấy ở trung tâm các thiên hà có dạng bất thường, có nhân hoạt động mạnh và rất sáng. Các vạch phát xạ của chúng trải rộng ra. Điều đó cho thấy rằng các đám mây khí nóng trong các Quasar chuyển động với tốc độ hàng trăm km/giây. Các Quasar cũng là những nguồn phát xạ tia X và vô tuyến rất mạnh. Điều khá kì lạ là tất cả năng lượng này được giữ trong 1 thể tích có đường kính chỉ vài năm ánh sáng - một thể tích cực kỳ nhỏ so với kích thước của thiên hà, khoảng 100 ngàn năm ánh sáng

Làm sao chúng ta biết được rằng các Quasar có mật độ vật chất lớn như vậy? Chúng ta không dễ gì đo được 1 cách trực tiếp kích thước của các vật thể này vì chúng nằm xa trong Vũ Trụ đến mức đường kính biểu diễn của chúng quá nhỏ, không thể phân giải được dù với những kính thiên văn lớn nhất. Các nhà thiên văn sử dụng 1 trong những đặc tính quan trọng nhất của các Quasar - Sự biến thiên cường độ ánh sáng và sự bức xạ vô tuyến của chúng để ước tính kích thước của các Quasar. Đặc biệt, độ chói biểu kiến của các Quasar biến thiên, thay đổi nhiều bậc trong thời gian vài năm. Những vụ nổ sản sinh ra các đám mây chứa các electron năng lượng cao mới được tạo thành. Những đám mây này phát bức xạ vô tuyến Synchrotron. Dù cho các mảnh vỡ còn lại của các vụ nổ này lan truyền với tốc độ ánh sáng c thì cũng phải có 1 độ trễ về thời gian giữa bức xạ đi tới Trái Đất từ phía sau của Quasar so với bức xạ đi tới Trái Đất từ phía trước của Quasar, ở gần người quan sát hơn. Như vậy, từ thang thời gian biến thiên t đo được, ta có thể xác định được khoảng lan truyền của ánh sáng ct, khoảng này phải tương ứng với đường kính cực đại của nguồn. Kết quả vào cỡ hàng năm ánh sáng. Kích thước thực tế đương nhiên nhỏ hơn vì chúng ta đã giả sử rằng các vụ nổ lan truyển với tốc độ ánh sáng c

Các quan sát cho thấy rằng trong Vũ Trụ, ở các khoảng cách lớn hơn có nhiều Quasar hơn so với ở các khoảng cách bé hơn. Điều này có nghĩa là ở trong Vũ Trụ ban đầu đã có nhiều Quasar hơn. Kết quả này phù hợp với lý thuyết về Big Bang tạo nên 1 Vũ Trụ Tiến Hoá

Động cơ trung tâm cung cấp năng lượng cho Quasar?

Bản chất của động cơ cung cấp cho Quasar 1 năng lượng lớn là gì? Sự ra đời của các kính thiên văn quang học, các kính thiên văn vô tuyến lớn, sự tiến bộ trong nghiên cứu vật lý của các vật thể khối lượng lớn và có mật độ vật chất lớn, đã cho phép các nhà thiên văn đề xuất 1 vài lý thuyết. Một trong những lý thuyết này cho rằng các Quasar có liên quan với nhân hoạt động mạnh của 1 số thiên hà. Một tập hợp các sao có khối lượng lớn va chạm với 1 tập hợp khác trong vùng nhân của 1 thiên hà gây ra những vụ nổ sao siêu mới có thể cung cấp năng lượng cho 1 Quasar. 1 lý thuyết khác, phổ cập hơn, cho rằng bản thân Quasar là "1 hốc đen ăn thịt khổng lồ" có khối lượng bằng hàng trăm triệu khối lượng Mặt Trời, tích trữ vật chất xung quanh trong 1 đĩa bồi tụ. Vật chất bồi tụ nóng đến mức nó phát ra bức xạ X. Người ta cho rằng 1 hốc đen có khối lượng siêu lớn như vậy có thể được hình thành do sự kết nhập của các hốc đen riêng lẻ, có khối lượng bé hơn, là tàn dư của các sao có khối lượng lớn. Các va chạm của các thiên hà với các Quasar có thể cung cấp khí làm nhiên liệu cho các hốc đen trung tâm. Đám sáng mờ xung quanh lõi 1 số Quasar đã được phân giải thành 1 dây tạo bởi các đám sao. Dây này có thể được tạo thành sau vụ va chạm với 1 số thiên hà đồng hành. Nhờ có độ phân giải không gian đặc biệt cao của kính thiên văn vũ trụ Hubble, chúng ta mới có thể phát hiện ra cấu trúc tinh tế đó trong các Quasar

Nguồn tham khảo:

Donat G.Wentzel, Nguyễn Quang Riệu, Phạm Viết Trinh, Nguyễn Đình Noãn, Nguyễn Đình Huân, Thiên văn Vật lý, Astrophysics, NXB Giáo Dục Hà Nội, 2007