Một ngôi sao đến gần hố đen siêu khối lượng thường có nguy cơ bị lực hấp dẫn xé toạc. Vật chất rơi về phía hố đen phát ra ánh sáng mạnh trong một sự kiện gọi là gián đoạn thủy triều. Nhưng có những ngôi sao chỉ mất một phần vật chất, vẫn tiếp tục quay trên quỹ đạo rồi trở lại gần hố đen. Mỗi lần như vậy, chúng có thể phát ra một đợt lóe sáng mới.
Hiện tượng này được gọi là sự kiện gián đoạn thủy triều một phần lặp lại. Với các nhà thiên văn, những lần cùng một ngôi sao gặp lại cùng một hố đen giống như một thí nghiệm có thể quan sát nhiều lần. Tuy nhiên, độ sáng của một số hệ lại giảm dần sau mỗi lần ngôi sao trở lại. Một nghiên cứu của nhóm Đại học Syracuse cho rằng chìa khóa có thể là tốc độ tự quay ban đầu của ngôi sao.
Vì sao những lần lóe sáng sau yếu đi?
Khi ngôi sao đến gần hố đen, chênh lệch lực hấp dẫn tác động lên các phần của nó tạo ra lực thủy triều. Nếu đến quá gần, ngôi sao có thể bị phá hủy hoàn toàn và vật chất của nó phát sáng trong quá trình rơi vào hố đen, kéo dài từ vài ngày đến vài tháng. Nếu chỉ mất lớp vật chất bên ngoài, lõi sao có thể tồn tại và tiếp tục quay quanh hố đen. Vài tháng hoặc vài năm sau, nó lại đến gần và tiếp tục mất vật chất.
Theo bài nguồn, giới nghiên cứu đã nhận diện khoảng 10 hệ có hiện tượng lặp lại như vậy; bốn hệ trong số đó có các đợt lóe sáng giảm dần. Có vẻ hợp lý khi nghĩ rằng mỗi lần bị tước ít vật chất hơn thì ngôi sao sẽ tạo ra đợt sáng yếu hơn. Song các mô phỏng thủy động lực học trước đây không cho kết quả đơn giản như vậy: dù lượng vật chất mất đi giảm, thay đổi trong tốc độ vật chất quay trở lại hố đen vẫn có thể giữ đỉnh sáng ở mức gần tương đương.
“Chúng tôi đã băn khoăn về điều này trong hai năm”, nghiên cứu sinh Ananya Bandopadhyay của Đại học Syracuse nói. Nhóm nghiên cứu xem xét yếu tố tốc độ tự quay của ngôi sao.
Ngôi sao quay nhanh từ trước khi gặp hố đen
Các nhà nghiên cứu từng phát hiện lực thủy triều của hố đen không chỉ kéo vật chất ra ngoài mà còn tạo mô-men xoắn, có thể khiến ngôi sao tự quay nhanh hơn sau mỗi lần lướt qua. Nếu ban đầu ngôi sao quay chậm, những lần tăng tốc này có thể làm vật chất bị tước quay về hố đen trong thời gian ngắn hơn. Dù mỗi lần mất ít vật chất hơn, dòng vật chất tập trung hơn vẫn có thể duy trì tốc độ rơi trở lại ở đỉnh, và do đó duy trì độ sáng cao nhất.
Mô hình mới xét tình huống ngôi sao đã quay rất nhanh, cùng chiều với chuyển động quỹ đạo, trước lần gặp hố đen đầu tiên. Khi đó, các lần gặp sau khó làm tốc độ tự quay tăng mạnh thêm. Ngôi sao vẫn mất dần các lớp bên ngoài, nhưng thời gian vật chất quay lại hố đen không rút ngắn theo cách của mô hình trước. Tốc độ vật chất rơi trở lại ở đỉnh vì thế giảm, tạo ra các đợt lóe sáng ngày càng mờ. Đây là kết quả mô phỏng phù hợp với xu hướng quan sát được, chưa phải bằng chứng trực tiếp cho lịch sử của một ngôi sao cụ thể.
Vì sao ngôi sao có thể quay nhanh như vậy?
Nhóm nghiên cứu đề xuất cơ chế Hills: một cặp sao quay gần nhau tiến vào vùng hấp dẫn của hố đen siêu khối lượng. Hố đen có thể tách đôi hệ sao, đẩy một ngôi sao ra xa và giữ ngôi sao còn lại trên quỹ đạo rất gần. Nếu trước đó hai ngôi sao đã khóa thủy triều, tốc độ tự quay của mỗi ngôi sao khớp với chu kỳ chúng quay quanh nhau. Cặp sao càng sát nhau, chu kỳ càng ngắn và tốc độ tự quay càng cao.
Vì vậy, ngôi sao bị hố đen bắt giữ có thể đồng thời mang tốc độ tự quay lớn và đi trên quỹ đạo gần hố đen. Điều này có thể nối hai câu hỏi: tại sao các đợt lóe sáng yếu dần, và tại sao một ngôi sao lại ở trên quỹ đạo đặc biệt như thế. Phó giáo sư Eric Coughlin của Đại học Syracuse cho rằng sự phá vỡ hệ sao đôi bởi lực thủy triều có thể là manh mối quan trọng để hiểu các hệ lặp lại.
Theo Coughlin, cơ chế Hills cũng có thể giúp giải thích một số ngôi sao đang quay quanh Sagittarius A*, hố đen siêu khối lượng ở trung tâm Ngân Hà. Những ngôi sao ở các thiên hà xa xôi liên tục mất vật chất nhưng vẫn tồn tại có thể giúp các nhà thiên văn hiểu thêm về môi trường khắc nghiệt quanh hố đen. Hố đen không tự phát ra những đợt sáng ấy; ánh sáng đến từ vật chất của ngôi sao bị tước đi. Việc mỗi đợt sáng mờ dần để lại thêm dấu vết về tương tác hấp dẫn giữa chúng.
Nguồn: Bản dịch đầy đủ từ Secret China, 4/9/2026; đối chiếu với nghiên cứu của Bandopadhyay và cộng sự.