Các lỗ đen có khối lượng lớn nhất được hình thành không từ các ngôi sao mà bằng cách kết hợp các khoảng trống lớn, nhà khoa học đã phát hiện ra.

Một cái nhìn mới về nguồn gốc của những lỗ đen khổng lồ nhất

Các nhà khoa học, đã nghiên cứu 153 vụ hợp nhất lỗ đen được ghi nhận trong danh mục GWTC‑4, kết luận rằng các đối tượng có khối lượng lớn hơn khoảng ~45 M⊙ không hình thành trực tiếp sau khi sao chết. Thay vào đó, chúng được tạo ra trong những cụm sao dày đặc, nơi các lỗ đen đã tồn tại thường xuyên va chạm và hợp nhất.

Những gì chính xác đã được nghiên cứu
- Sự kiện: 153 vụ hợp nhất lỗ đen đã được ghi nhận bởi LIGO, Virgo và KAGRA.
- Mục tiêu: tìm hiểu cách những đối tượng nặng nhất xuất hiện – ngay sau sự sụp đổ của một sao siêu khổng lồ hay qua chuỗi các vụ hợp nhất tiếp theo.

Kết luận chính
1. Hai nhóm lỗ đen
- *Khối lượng nhỏ* (đến ~45 M⊙) – có khả năng sinh ra từ sự sụp đổ hạt nhân của một sao khổng lồ khi nổ siêu tân tinh.
- *Khối lượng lớn* (> 45 M⊙) – xoay vòng và hướng trục của chúng cho thấy đã trải qua nhiều vụ hợp nhất trong các cụm dày đặc.

2. Vấn đề “lỗ hổng khối lượng”
Theo lý thuyết, các sao trong một khoảng khối lượng nhất định sau khi chết không để lại lỗ đen: nổ hoàn toàn phá vỡ lõi. Ranh giới dưới của lỗ hổng này nằm ở khoảng 45 M⊙. Do đó việc hình thành trực tiếp những lỗ đen lớn hơn từ một sao duy nhất là rất khó.

3. Kịch bản chuỗi hợp nhất
- Sau vụ hợp nhất đầu tiên, khối lượng tăng lên và trong cụm dày đặc khả năng va chạm thứ hai tăng lên.
- Như vậy các đối tượng có khối lượng trên 45 M⊙ được hình thành.

Những gì chuyên gia nói
- Izabel Romero‑Show: “Các lỗ đen lớn hơn xoay nhanh hơn, và trục hướng của chúng dường như ngẫu nhiên – chính là tín hiệu mà chúng ta kỳ vọng từ nhiều vụ hợp nhất trong các cụm.”
- Fabio Antonini (Trường Đại học Cardiff): “Bây giờ câu hỏi không chỉ là làm sao tạo ra những đối tượng này, mà còn là liệu chúng có điều chỉnh mô hình tiến hóa sao của chúng ta hay không.”

Kết luận
Các kết quả nhấn mạnh vai trò quan trọng của các cụm sao dày đặc trong việc tạo ra những lỗ đen nặng nhất được phát hiện qua sóng hấp dẫn. Phát hiện này đặt câu hỏi về cách truyền thống hình thành lỗ đen khổng lồ trực tiếp từ một sao đơn và nhấn mạnh nhu cầu tính đến nhiều vụ hợp nhất trong các mô hình tiến hóa của các vật thể nhỏ gọn.