Hố đen siêu khối lượng là những hố đen có khối lượng gấp vài triệu đến tỉ lần khối lượng Mặt trời. Dải Ngân hà cũng chứa một hố đen siêu khối lượng có khối lượng gấp vài triệu lần khối lượng Mặt trời.
Quan sát vật lý thiên văn nhận ra, các hố đen siêu khối lượng tồn tại từ khi vũ trụ còn rất trẻ. Ví dụ, 1 tỉ hố đen siêu khối lượng đã được tìm thấy khi vũ trụ mới chỉ bằng 6% số tuổi hiện tại - 13,7 tỉ năm.
Nhóm nghiên cứu do nhà vật lý lý thuyết tại Đại học California tại Riverside, Mỹ, dẫn dắt công bố trên tạp chí Astrophysical Journal Letters giải thích rằng, sự suy sụp của quầng vật chất tối có thể tạo ra hố đen siêu khối lượng hạt giống.
Hố đen hạt giống là những hố đen ở giai đoạn đầu, tương tự giai đoạn trẻ nhỏ trong cuộc đời con người.
“Các nhà vật lý đã băn khoăn vì sao những hố đen siêu khối lượng trong vũ trụ sơ khai, nằm ở vùng trung tâm của quầng vật chất tối, lại phát triển ồ ạt như vậy trong một thời gian ngắn" - Hai-Bo Yu, giáo sư trợ lý về vật lý và thiên văn học tại Đại học California tại Riverside, nói.
"Nó giống như một đứa trẻ 5 tuổi nặng 90kg" - ông lưu ý. Theo tác giả chính của nghiên cứu, sự tồn tại của những hố đen siêu khối lượng này gợi ra rằng, những lý thuyết chung đã không tương thích, đòi hỏi phải có những kiến thức mới.
Ông Hai-Bo Yu cho hay, có thể có 2 nguyên nhân: Những hố đen hạt giống có khối lượng lớn hơn nhiều hoặc phát triển nhanh hơn nhiều so với dự đoán của con người hoặc cả 2 nguyên nhân.
Lúc này, câu hỏi đặt ra là cơ chế vật lý nào có thể tạo ra một hố đen hạt giống đủ lớn hoặc đạt được tốc độ tăng trưởng đủ nhanh như vậy.
Đồng tác giả Yi-Ming Zhong, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Viện Vật lý Vũ trụ Kavli thuộc Đại học Chicago, lưu ý, cần có thời gian để hố đen phát triển cỡ lớn qua quá trình bồi đắp vật chất xung quanh.
Trong vật lý thiên văn, một cơ chế phổ biến được sử dụng để giải thích các hố đen vũ trụ siêu khối lượng là sự suy sụp của khí nguyên sinh trong các thiên hà nguyên sơ của vũ trụ sơ khai.
Tuy nhiên, cơ chế này không thể tạo ra một hố đen hạt giống đủ lớn để chứa các hố đen siêu khối lượng mới được quan sát, trừ khi hố đen hạt giống có tốc độ phát triển cực nhanh.
"Công trình của chúng tôi cung cấp một lời giải khác: Một quầng vật chất tối tự tương tác trải qua sự bất ổn định về hiệu ứng nhiệt sau sự suy sụp hấp dẫn và vùng trung tâm của nó sụp thành một hố đen hạt giống" - nhà nghiên cứu Yu nói.
Theo ông, ưu điểm của kịch bản này là khối lượng của hố đen hạt giống có thể cao khi được tạo ra từ sự suy sụp của quầng vật chất tối. Do đó, hố đen hạt giống có thể phát triển thành hố đen siêu khối lượng trong khoảng thời gian tương đối ngắn. Thêm vào đó, nghiên cứu mới này mới lạ ở chỗ các nhà khoa học xác định tầm quan trọng của baryon - các hạt nguyên tử và phân tử thông thường - để ý tưởng này hoạt động.