Một nghiên cứu mới đây đã đưa ra bằng chứng về vụ va chạm giữa hai hố đen với quy mô lớn nhất từ trước đến nay, được ký hiệu là GW231123. Sự kiện này được coi là vụ hợp nhất hố đen lớn nhất từng được ghi nhận, với mỗi hố đen có khối lượng gấp hàng trăm lần khối lượng Mặt Trời.
Nhóm các nhà thiên văn học sử dụng Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) đã phát hiện ra vụ va chạm này. Những gợn sóng mờ nhạt trong không-thời gian sinh ra từ vụ va chạm giữa hai hố đen đã được quan sát thấy, được gọi là sóng hấp dẫn. Sóng hấp dẫn đã được dự đoán bởi Albert Einstein vào năm 1915 trong thuyết tương đối rộng, nhưng ông cho rằng chúng quá yếu nên các công nghệ của con người chưa thể phát hiện.
Đến năm 2016, LIGO lần đầu tiên ghi nhận được sóng hấp dẫn trong một vụ va chạm giữa hai hố đen. Kể từ lần phát hiện đầu tiên, LIGO cùng các thiết bị đồng hành, gồm Virgo ở Ý và KAGRA ở Nhật Bản, đã ghi nhận khoảng 300 vụ hợp nhất hố đen. Tuy nhiên, GW231123 là trường hợp đặc biệt trong số hơn 300 vụ hợp nhất đã được ghi nhận, không chỉ vì quy mô khổng lồ của vụ va chạm.
Các hố đen riêng lẻ này đặc biệt bởi chúng có khối lượng nằm trong khoảng mà các nhà khoa học không nghĩ rằng chúng được tạo ra từ cái chết của các ngôi sao. Chưa dừng lại ở đó, hai hố đen này còn có khả năng quay gần như với tốc độ tối đa cho phép về mặt vật lý. Điều này đặt ra một thách thức lớn đối với hiểu biết hiện tại của chúng ta về quá trình hình thành hố đen.
GW231123 cũng làm dấy lên nhiều câu hỏi về cơ chế hình thành hố đen. Theo thuyết tương đối rộng của Einstein, lực hấp dẫn là sự uốn cong của không-thời gian, buộc các vật thể phải di chuyển theo những đường cong trong không gian. Tuy nhiên, các nhà khoa học đang gặp hạn chế về những thông tin mà sóng hấp dẫn có thể cung cấp.
Một trong những thông tin quan trọng mà các nhà khoa học vẫn chưa xác định được chính xác là khoảng cách của GW231123 so với Trái Đất. Hiện tại, ước tính khoảng cách này có thể lên đến 12 tỷ năm ánh sáng. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu tự tin về khối lượng của hai hố đen, được ước tính lần lượt là gấp khoảng 100 và 140 lần khối lượng Mặt Trời.
Những con số này đã khiến giới khoa học bối rối, vì chúng nằm trong khoảng khối lượng mà các nhà khoa học cho rằng không thể hình thành hố đen theo cách thông thường. Do đó, câu hỏi đặt ra là chúng được hình thành bằng cách nào? Một đặc điểm đáng chú ý khác của GW231123 là tốc độ quay quanh nhau cực kỳ nhanh của hai hố đen.
Cho đến nay, phần lớn các hố đen mà chúng tôi phát hiện thông qua sóng hấp dẫn đều quay tương đối chậm. Điều này cho thấy GW231123 có thể được hình thành theo một cơ chế khác so với các vụ hợp nhất từng quan sát trước đó, hoặc cũng có thể là dấu hiệu cho thấy các mô hình hiện tại của chúng ta cần được điều chỉnh.
Theo Giáo sư Mark Hannam, tốc độ quay nhanh như vậy rất khó hình thành trong điều kiện thông thường nhưng lại củng cố giả thuyết rằng hai hố đen trong sự kiện này có thể đã trải qua những vụ hợp nhất trước đó vì hố đen từng hợp nhất thường có xu hướng quay nhanh hơn.
