Theo Space.com, các hố đen siêu lớn trong vũ trụ hình thành sớm một cách đáng kinh ngạc, từ khi vũ trụ chưa đầy một tỉ năm tuổi. Việc được hình thành từ khoảng thời gian quá sớm như vậy có thể bác bỏ giả thuyết những hố đen này có nguồn gốc từ cái chết của các ngôi sao lớn mà chúng ta đã tin tưởng lâu nay. Thay vào đó, nhiều nhà khoa học cho rằng những hố đen siêu lớn này có thể bắt nguồn từ khoảnh khắc đầu tiên của vũ trụ, vụ nổ lớn Big Bang.
Đúng như tên gọi, những hố đen siêu lớn có kích thước khổng lồ. Hố đen nhỏ nhất đã có khối lượng gấp hàng triệu lần mặt trời, những hố đen lớn nhất - được tìm thấy ở trung tâm của các thiên hà khổng lồ - có khối lượng gấp hàng trăm tỉ lần khối lượng mặt trời. Khi một ngôi sao khổng lồ chết đi, nó sẽ để lại một hố đen có khối lượng gấp vài chục lần mặt trời. Hố đen đó “ăn” vật chất xung quanh nó, tìm các hố đen khác và hợp nhất với chúng, và nếu may mắn, cuối cùng sẽ đạt được trạng thái siêu lớn.
Việc tìm thấy những hố đen khổng lồ như vậy trong vũ trụ hiện đại không phải là điều quá ngạc nhiên, vì những hố đen đó đã có hàng tỉ năm để “ăn” khí và bụi vũ trụ cùng các hố đen khác.
Nhưng gần đây, các nhà thiên văn học đã bắt đầu phát hiện ra các hố đen siêu lớn trong vũ trụ sơ khai. Loài người đã biết được hơn 200 hố đen siêu lớn tồn tại khi vũ trụ chưa tới một tỉ năm tuổi và một hố đen siêu lớn hình thành khi vũ trụ mới hình thành được 700 triệu năm.
Vấn đề là quá trình hình thành này mất rất nhiều thời gian, và những hố đen siêu lớn này đã xuất hiện khi các ngôi sao và thiên hà đầu tiên mới hình thành. Vậy nguồn gốc của chúng là từ đâu?
Theo các nhà khoa học, có lẽ hố đen siêu lớn trong vũ trụ không bắt nguồn từ các quá trình vật lý thiên văn bình thường, như cái chết của các ngôi sao và chế độ ăn khí ổn định. Có lẽ những hố đen khổng lồ này bắt nguồn từ những khoảnh khắc quan trọng ban đầu của Vụ nổ Lớn (Big Bang).
Vũ trụ sơ khai là một nơi cực đoan với mật độ và áp suất đủ cao để hợp nhất các lực cơ bản của tự nhiên thành các trường thống nhất. Trong những thời điểm hỗn loạn đó, có thể có sự tương phản về mật độ cực độ xuất hiện một cách tự nhiên. Và ở những nơi có sự tương phản về mật độ cực độ - nơi mà rất nhiều khối lượng bị dồn lại thành một thể tích rất nhỏ - các hố đen có thể hình thành.
Đây là những cái gọi là hố đen nguyên thủy, được cho là có thể hình thành thông qua các tương tác kỳ lạ trong vụ nổ lớn. Các nhà thiên văn đã dành nhiều thập kỷ để tìm kiếm chúng, đặc biệt là thông qua các tàu thăm dò vi sóng vũ trụ, ánh sáng còn sót lại từ khi vũ trụ mới 380.000 năm tuổi. Tuy hầu hết không mang lại kết quả khả quan, họ vẫn tìm được một giả thuyết hợp lý: Các hố đen có khối lượng gấp khoảng 100.000 lần mặt trời được hình thành trong giây đầu tiên của Vụ nổ Lớn. Những hố đen đó sẽ nhanh chóng nuốt chửng bất kỳ vật chất xung quanh nào, tự nuốt chửng cho đến khi chúng trở thành hố đen siêu lớn mà chúng ta quan sát được trong vũ trụ trẻ.
Việc quan sát và phân biệt những hố đen siêu lớn cổ đại và hiện đại là một thách thức đối với ngành thiên văn học của chúng ta. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng các công cụ như Kính viễn vọng Không gian James Webb sắp ra mắt của NASA có thể đáp ứng được nhiệm vụ. Việc quan sát này có thể không chỉ tiết lộ nguồn gốc của chính của hố đen siêu lớn mà còn cung cấp cho các nhà thiên văn học một cơ hội vô giá để hiểu về những khoảnh khắc sớm nhất của Vụ nổ Lớn.
