Theo các nhà khoa học, bản đồ này sẽ mở ra một phương thức hoàn toàn mới để khám phá và hiểu về thiên văn học cũng như vật lý, tương tự như cách tia X và sóng vô tuyến từng tạo ra bước ngoặt trong quá khứ. Giao thức mới do Đài quan sát NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves) phát triển đã chứng minh khả năng phát hiện và cung cấp nền tảng để xây dựng bản đồ này.

“Phát hiện của chúng tôi mang đến cho cộng đồng khoa học những cột mốc đầu tiên để phát triển và kiểm nghiệm các giao thức phát hiện sóng hấp dẫn liên tục từ từng nguồn riêng lẻ,” Chiara Mingarelli – trợ lý giáo sư vật lý tại Yale, thành viên NANOGrav và tác giả chính của nghiên cứu đăng trên Astrophysical Journal Letters – cho biết.

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng chỉ cần một số lượng nhỏ các cặp hố đen được xác nhận cũng đủ để tạo nền tảng cho bản đồ sóng hấp dẫn. Trong thời gian tới, NANOGrav sẽ tiếp tục xác định và định vị các hệ nhị phân này.

Trước đó, nghiên cứu lý thuyết do Mingarelli dẫn dắt từng chỉ ra rằng các vụ hợp nhất hố đen có khả năng xuất hiện cao gấp năm lần trong những thiên hà có quasar – “ngọn hải đăng” sáng rực trong không gian, được tạo ra bởi khí gas rơi vào hố đen. Dựa trên cơ sở này, nghiên cứu mới đã xây dựng một khung tìm kiếm có hệ thống, nhắm mục tiêu vào các nguồn sóng hấp dẫn liên tục từ những ứng viên hợp nhất hố đen.

Năm 2023, NANOGrav từng công bố bằng chứng trực tiếp đầu tiên về nền sóng hấp dẫn, cho thấy các cặp hố đen siêu khối lượng đang hợp nhất chậm rãi có thể được phát hiện từ Trái Đất trong trường năng lượng tần số thấp.

Phương pháp phát hiện của NANOGrav dựa trên các pulsar – lõi sụp đổ của những ngôi sao khổng lồ đã phát nổ. Pulsar quay rất nhanh và phát ra tín hiệu vô tuyến chính xác theo chu kỳ, trở thành công cụ lý tưởng để dò tìm sóng hấp dẫn.

Trong nghiên cứu mới, nhóm của Mingarelli đã kết hợp dữ liệu nền sóng hấp dẫn với các phép đo biến đổi từ quasar, tiến hành tìm kiếm có mục tiêu trong 114 nhân thiên hà hoạt động – nơi hố đen đang hút vật chất. Từ đó, họ phát hiện hai ứng viên nổi bật: SDSS J1536+0411 (Rohan) và SDSS J0729+4008 (Gondor) – được đặt tên theo các địa danh trong tiểu thuyết The Lord of the Rings.

“Cái tên vừa lấy cảm hứng từ con người vừa từ văn hóa đại chúng,” Mingarelli chia sẻ. “Rohan được đặt theo tên sinh viên Yale Rohan Shivakumar – người đầu tiên phân tích dữ liệu, còn Gondor thì đơn giản vì… ‘ngọn hải đăng đã được thắp sáng!’”

Khám phá này mở ra nhiều triển vọng nghiên cứu trong vật lý thiên văn – từ lý thuyết sóng hấp dẫn, phân tích dữ liệu, đến quá trình hợp nhất thiên hà và bản chất của hố đen.

“Chúng tôi đã xây dựng một lộ trình cho hệ thống phát hiện hố đen nhị phân siêu khối lượng,” Mingarelli khẳng định. “Quá trình tìm kiếm có mục tiêu, giao thức nghiêm ngặt đã được triển khai – và hai ứng viên nổi bật đã xuất hiện, thúc đẩy các nghiên cứu tiếp theo.”