Hố đen siêu khối lượng là một trong những vật thể cực đoan nhất vũ trụ, thường nằm tại trung tâm các thiên hà lớn, bao gồm cả Dải Ngân Hà. Hố đen Sagittarius A* ở trung tâm thiên hà của chúng ta có khối lượng khoảng 4 triệu lần Mặt Trời, trong khi một số hố đen khác nặng tới hàng tỷ lần Mặt Trời. Điều khiến các nhà thiên văn học đau đầu không chỉ là kích thước khổng lồ ấy, mà còn là việc nhiều hố đen đã đạt khối lượng rất lớn khi vũ trụ còn tương đối trẻ.

Một hố đen có thể lớn dần bằng cách hút khí, bụi và vật chất xung quanh, đồng thời hợp nhất với những hố đen khác. Tuy nhiên, để hình thành một hố đen siêu khối lượng, quá trình này phải bắt đầu từ một “hạt giống” đủ lớn hoặc phát triển với tốc độ đáng kinh ngạc. Các nhà khoa học hiện chưa xác định được một con đường duy nhất, mà đang nghiên cứu nhiều giả thuyết có thể cùng tồn tại trong vũ trụ.

Ảnh: science.nasa.gov

Một giả thuyết cho rằng những hố đen khổng lồ bắt đầu từ tàn dư của các ngôi sao đầu tiên. Khi một ngôi sao đủ nặng cạn nhiên liệu, lõi của nó có thể sụp đổ dưới tác động của chính lực hấp dẫn, tạo thành hố đen. Hố đen ban đầu có khối lượng tương đối nhỏ so với những quái vật ở trung tâm thiên hà ngày nay, nhưng có thể lớn dần qua hàng tỷ năm nhờ bồi tụ vật chất và hợp nhất với các hố đen khác. Vấn đề là một số hố đen siêu khối lượng đã xuất hiện quá sớm, khiến việc giải thích quá trình tăng trưởng của chúng trở nên khó khăn.

Một hướng giải thích khác hấp dẫn hơn là sự sụp đổ trực tiếp của những đám mây khí khổng lồ. Trong những điều kiện đặc biệt của vũ trụ sơ khai, một đám mây khí có thể tránh bị phân mảnh thành nhiều ngôi sao thông thường, thay vào đó co sụp để tạo ra một hố đen “hạt giống” có khối lượng lớn ngay từ đầu. Ngoài ra, các cụm sao cực kỳ dày đặc cũng có thể tạo điều kiện để nhiều ngôi sao va chạm, hợp nhất và cuối cùng hình thành hố đen lớn. Những cơ chế này có thể giúp giải thích vì sao một số hố đen đạt khối lượng khổng lồ trong thời gian tương đối ngắn.

Ảnh: scitechdaily.com

Những quan sát bằng kính viễn vọng không gian James Webb đang giúp các nhà khoa học tiến gần hơn đến lời giải. Việc phát hiện những hố đen khổng lồ trong vũ trụ sơ khai cho thấy chúng có thể hình thành và phát triển nhanh hơn một số mô hình truyền thống dự đoán. Đáng chú ý, một nghiên cứu công bố năm 2026 sử dụng dữ liệu Webb đưa ra bằng chứng cho khả năng một hố đen có khối lượng khoảng 50 triệu lần Mặt Trời đã tồn tại trước khi thiên hà chủ của nó phát triển hoàn chỉnh. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn cần thêm dữ liệu để xác nhận lịch sử hình thành cụ thể của những vật thể này.

Bí ẩn về nguồn gốc hố đen siêu khối lượng vì thế vẫn chưa khép lại. Có thể chúng sinh ra từ những ngôi sao khổng lồ, từ các đám mây khí sụp đổ trực tiếp, hoặc từ sự kết hợp của nhiều cơ chế khác nhau. Giải mã câu chuyện ấy không chỉ giúp con người hiểu rõ hơn về những vật thể kỳ dị nhất vũ trụ, mà còn hé lộ cách các thiên hà đầu tiên hình thành và tiến hóa. Đôi khi, để hiểu một thiên hà ngày nay, các nhà khoa học phải lần ngược về thời điểm vũ trụ mới chỉ bắt đầu hành trình của mình.