Trong những ngày đầu tháng 4/2019, lịch sử khám phá vũ trụ của nhân loại đã được ghi nhận một sự kiện độc đáo: Lần đầu tiên con người đã chụp được bức ảnh chứng minh sự tồn tại của vùng không gian đen tối – hố đen.
Trước khi có bức ảnh chứng minh sự tồn tại của nó, hố đen vẫn là một trong những bí ẩn lớn nhất trong hành trình khám phá không gian của loài người.
Bạn đang xem: Sức mạnh khủng khiếp của hố đen – “Quái vật vũ trụ” vừa sa lưới nhân loại
Theo nhà vật lý người Đức Albert Einstein (1879-1955), hố đen trong nghiên cứu của ông là một “con quái vật” thật sự, với khả năng nuốt chửng mọi vật chất, năng lượng và thậm chí cả ánh sáng.
Hố đen (còn được gọi là lỗ đen, black hole) được coi là “quái vật vũ trụ”. Đối với các nhà khoa học, hố đen là một vật thể vừa bí ẩn vừa đáng sợ, nhưng cũng chứa đựng lòng tò mò của con người nhất trong vũ trụ.
Để hiểu rõ hơn về hố đen, ý nghĩa của bức ảnh đầu tiên và hành trình khám phá tương lai về “quái vật vũ trụ” này, Space.com sẽ giúp chúng ta khám phá chi tiết:
– Thuật ngữ “Hố đen” không xuất hiện trong Thuyết Tương đối của Einstein năm 1916. Thuật ngữ này chỉ được người thiên văn học người Mỹ John Wheeler (1911-2008), một trong những đồng nghiệp cuối cùng của Albert Einstein, đưa ra lần đầu tiên vào năm 1967.
– Giới khoa học định nghĩa hố đen không phải là một lỗ hổng thông thường mà là một vùng không-thời gian có trường hấp dẫn cực mạnh, không cho phép bất kỳ vật chất, bức xạ hay ánh sáng nào thoát ra khỏi nó.
– Cấu trúc hố đen: Hố đen gồm có 3 “lớp” khác nhau: Chân trời sự kiện bên ngoài – Chân trời sự kiện bên trong – Và vùng kỳ dị.
+ Chân trời sự kiện bên ngoài và bên trong của hố đen là ranh giới xung quanh miệng hố đen, nơi ánh sáng không thể thoát ra khỏi. Mọi vật chất, bức xạ… bị hút vào chân trời sự kiện sẽ không thể thoát ra được. Trọng lực không thay đổi ở chân trời sự kiện.
+ Vùng kỳ dị là nơi chứa toàn bộ khối lượng của hố đen, đây là khu vực có mật độ vật chất cực lớn.
– Hố đen được hình thành từ đâu, và sức mạnh hủy diệt của nó? Hố đen được hình thành từ quá trình chết của một ngôi sao. Khi một ngôi sao tiến vào giai đoạn cuối của quá trình tiến hóa, nó sẽ phồng lên và mất dần khối lượng. Cuối cùng, một vụ nổ lớn sẽ kết thúc sự tồn tại của ngôi sao này (gọi là siêu tân tinh).
Sau vụ nổ, vật chất bị văng ra ngoài, chỉ còn lại lõi sao. Nếu ngôi sao vẫn còn sống, sẽ có phản ứng tổng hợp hạt nhân để tạo ra một lực đẩy, cân bằng với lực hút từ khối lượng của ngôi sao. Tuy nhiên, khi ngôi sao chết, không còn lực đẩy nào để chống lại lực hút, lõi sao sẽ sụp đổ.
Nếu lõi sao sụp đổ thành một điểm nhỏ vô hạn, một hố đen sẽ được hình thành. Lợi thế của hố đen đó là hố đen sở hữu khối lượng lớn gấp nhiều lần Mặt Trời nén thành một điểm nhỏ như vậy, tạo nên trường hút khổng lồ. Hố đen có khả năng nuốt chửng vật chất trên đường đi, khiến nó ngày càng lớn và mạnh mẽ hơn.
Hãy tưởng tượng, khi lõi sao dày đặc, có khối lượng nhiều lần Mặt Trời bị nén lại thành một phạm vi chỉ bằng một thành phố, lực hút “điên cuồng” sẽ được tạo ra, cuốn theo bụi, khí, năng lượng, bức xạ… Hố đen sẽ ngày càng lớn dần trở thành một thực thể “quái vật” thật sự.
Xem thêm : CSS3 có gì mới ?
– Hố đen có kích thước lớn như thế nào? Theo Thuyết Tương đối của Einstein, một siêu hố đen có thể có khối lượng hàng tỷ Mặt Trời do liên tục nuốt chửng vật chất trong vũ trụ.
– Hố đen có tồn tại trong Dải Ngân Hà không? Đúng vậy! Cho đến nay, các nhà thiên văn đã xác định rằng có một siêu hố đen lớn nằm ở trung tâm của Dải Ngân Hà gọi là Sagittarius A.
Trên thực tế, hố đen có thể hình thành từ “cái chết” của một ngôi sao, do đó chúng có thể tồn tại ở khắp mọi thiên hà, ẩn chứa nhiều trong vũ trụ rộng lớn này.
– Có ba loại hố đen: Hố đen sao, Hố đen siêu lớn và Hố đen trung bình:
+ Hố đen sao
Đây là loại hố đen được hình thành từ một ngôi sao “chết” (siêu tân tinh). Đối với một ngôi sao nhỏ (gấp khoảng 3 lần khối lượng Mặt Trời), lõi sẽ tạo ra sao neutron hoặc sao lùn trắng. Còn đối với một ngôi sao lớn, khi “chết”, lõi sao sẽ tiếp tục nén và tạo ra một hố đen, gọi là hố đen sao.
Theo Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian: Dải Ngân Hà chứa vài trăm triệu hố đen sao.
+ Hố đen siêu lớn (Siêu hố đen)
Siêu hố đen có khối lượng rất lớn, gấp hàng triệu hoặc hàng tỷ lần Mặt Trời, nhưng lại có kích cỡ bằng ngôi sao gần Trái Đất nhất – Alpha Centauri (cách Trái Đất 4,3 năm ánh sáng).
Đáng chú ý là, các siêu hố đen như vậy được cho là nằm ở trung tâm của nhiều thiên hà, trong đó có cả Dải Ngân Hà của chúng ta.
Cho đến nay, giới khoa học vẫn chưa rõ về cách hình thành của siêu hố đen. Có thể chúng được tạo ra từ sự kết hợp của hàng trăm hoặc hàng nghìn hố đen nhỏ, hoặc chúng có thể phát sinh từ sự “chết đi” của một cụm sao.
+ Hố đen trung bình
Trước đây, giới khoa học cho rằng hố đen chỉ có kích thước lớn hoặc nhỏ, nhưng nghiên cứu gần đây đã chỉ ra khả năng tồn tại của hố đen kích thước vừa.
Những hố đen này có thể được hình thành khi một cụm ngôi sao nhỏ cùng “chết”. Vào năm 2014, các nhà thiên văn đã phát hiện một vật thể giống hố đen trung bình trong một thiên hà xoắn ốc.
Xem thêm : Động từ To Be là gì? Cách dùng động từ To Be với từng thì tiếng Anh
Hiện nay, các nhà khoa học vẫn đang tìm kiếm và nghiên cứu hố đen kích thước vừa này.
Với khối lượng lớn gấp nhiều lần Mặt Trời, hố đen sở hữu một lực hút khủng khiếp. Điều này đã gây khó khăn cho các nhà thiên văn học khi muốn quan sát hố đen, bởi họ không thể nhìn thấy chúng như cách chúng ta nhìn thấy ngôi sao và các vật thể khác trong không gian. Vậy làm thế nào để giải quyết “vấn đề khó này”?
Để chụp được ảnh hố đen, một điều không thể bằng các phương pháp thông thường, hơn 200 nhà khoa học trên toàn thế giới trong hơn 10 năm đã nghiên cứu và cuối cùng tìm ra cách phải dựa vào bức xạ phát ra khi bụi và khí được hút vào “quái vật vũ trụ” này để hố đen “hiện nguyên hình”.
Kết quả của nỗ lực này là nhân loại đã có bằng chứng về sự tồn tại của hố đen.
Bức ảnh của hố đen được công bố vào ngày 10/4/2019 thuộc về một hố đen trong một thiên hà khổng lồ có tên Messier 87, cách chúng ta 53 triệu năm ánh sáng, gần cụm thiên hà Xử Nữ.
Siêu hố đen này có khối lượng gấp 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt Trời, và có kích cỡ tương đương dải Ngân Hà của chúng ta, rộng 38 tỷ km (tương đương 1,5 ngày ánh sáng).
Đây là kết quả của việc kết hợp 8 kính thiên văn trong dự án Kính thiên văn Chân trời Sự kiện tại Chile, Hawaii, Arizona, Mexico, Tây Ban Nha và Trái Đất cực Nam. Bằng cách sử dụng kỹ thuật giao thoa với đường cơ sở dài, họ đã tạo thành một mạng lưới kính thiên văn khổng lồ có đường kính tương đương đường kính Trái Đất.
Sau hơn 100 năm, nhân loại đã có bằng chứng chứng minh sự tồn tại của hố đen – một vật thể vũ trụ lớn và bí ẩn mà Einstein đã từng nhắc đến trong Thuyết Tương đối.
Tất nhiên, hành trình khám phá hố đen vẫn chưa kết thúc!
Sheperd Doeleman, Giám đốc dự án Kính thiên văn Chân trời Sự kiện, cho biết bức ảnh mới công bố, mặc dù là một bước tiến quan trọng, vẫn có thể được cải thiện để trở nên rõ nét hơn.
Ngoài việc cải thiện và nâng cấp hệ thống kính thiên văn, các nhà khoa học cũng tập trung vào việc quan sát và tìm hiểu về những luồng hạt bức xạ có năng lượng và vận tốc cực cao gần vùng biên của hố đen.
Trong hành trình khám phá vũ trụ, hố đen, người ngoài hành tinh, Siêu Trái Đất… vẫn còn là những miền đất chưa được khai phá. Nhờ tiến bộ khoa học và sự đồng lòng của các nhà khoa học trên toàn cầu, hành trình này đã nhận được nhiều động lực hơn.
Liệu viễn cảnh về cư dân đa hành tinh của Trái Đất có thể trở thành hiện thực? Chúng ta hãy cùng chờ xem!
Bài viết tham khảo từ: Space, National Geographic, Scitechdaily
