Được mệnh danh là "quái vật vũ trụ" hay "quái vật không gian", hố đen (còn gọi là lỗ đen, Black Hole) là một trong những bí ẩn vĩ đại nhất trong hành trình khám phá vũ trụ của loài người.
Thuyết tương đối năm 1916 của nhà vật lý lý thuyết người Đức Albert Einstein (1879-1955) đã từng tiên đoán về sự tồn tại của hố đen, hướng tới giả định rằng, hố đen đúng là một "con quái vật" có khả năng nuốt chửng mọi loại vật chất, kể cả ánh sáng. Vật chất, năng lượng, ánh sáng, bức xạ điện tử... một khi đã bị nuốt vào "con quái vật" không đáy ấy sẽ không bao giờ thoát ra được.
Ngày 10/4/2019 đánh dấu một bước tiến quan trọng: Lần đầu tiên trong lịch sử chúng ta có được bức ảnh đầu tiên chứng minh sự tồn tại của lỗ đen.
Hình ảnh hố đen do kính EHT chụp được, được các nhà khoa học cung cấp hôm 10/4/2019. Nguồn: EHT collaboration
Sau hơn 1 thập kỷ dày công nghiên cứu, đội ngũ các nhà khoa học quốc tế hơn 200 người thuộc Chương trình quan sát siêu lỗ đen ở trung tâm các thiên hà có tên Kính thiên văn Chân trời Sự kiện (EHT) đã tạo nên thành quả không tưởng: Chụp ảnh lỗ đen - bằng chứng cho sự tồn tại của "quái vật vũ trụ" mà Einstein từng dự đoán cách đây 103 năm.
CNN đưa tin, EHT của chúng ta đã chụp được hố đen nằm tại trung tâm thiên hà Messier 87 (M87). Thiên hà này cách chúng ta 53 triệu năm ánh sáng, nằm gần cụm thiên hà Xử Nữ.
Siêu lỗ đen này có khối lượng gấp 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt Trời, có kích cỡ gần bằng dải Ngân Hà của chúng ta, rộng 38 tỷ km (tương đương 1,5 ngày ánh sáng).
Để chụp được hình ảnh hố đen khổng lồ này, các nhà khoa học đã kết hợp sức mạnh của 8 kính viễn vọng vô tuyến trên khắp thế giới bằng cách sử dụng kỹ thuật giao thoa với đường cơ sở rất dài, để tạo thành một mạng lưới kính thiên văn khổng lồ có đường kính tương đương đường kính Trái Đất, thông tin từ Đài thiên văn Nam Âu trên CNN.
Vị trí của các kính viễn vọng thành viên của Kính thiên văn Chân trời sự kiện (EHT). Nguồn: Đài thiên văn Nam Âu/O. Furtak
Như vậy, sau 103 năm kể từ khi Einstein dự đoán về hố đen, và sau hơn 1 thập kỷ để hơn 200 nhà khoa học khắp thế giới tựu chung nghiên cứu, quan sát, nhân loại đã có bằng chứng duy nhất tính cho đến nay về hố đen.
Một trong những bí ẩn lớn bậc nhất trong vũ trụ đã có manh mối. Giờ đây chúng ta không phải mơ hồ về hố đen.
Hố đen tồn tại! Vậy sự tồn tại của chúng đã giúp các nhà khoa học giải quyết được những bài toán vũ trụ nào liên quan đến hố đen?
Hình ảnh minh họa hố đen trong vũ trụ. Nguồn: SciTechDaily
CNN dẫn lời các nhà khoa học NASA cho biết, các hố đen hình thành từ một lượng lớn vật chất bị hút vào vùng không-thời gian có trường hấp dẫn khổng lồ, có khả năng hút mọi thứ xung quanh, bao gồm cả ánh sáng, mà không để bất cứ thứ gì thoát ra được.
Hố đen mạnh đến nỗi có thể làm cong không-thời gian. Vật chất tích tụ xung quanh hố đen được nung nóng đến hàng tỷ độ và đạt vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng. Ánh sáng bị bẻ cong quanh trường hấp dẫn của lỗ đen, tạo ra vòng photon mà chúng ta thấy được trong bức ảnh hố đen mới nhất.
Đúng như cái tên của chúng - Hố đen - bản thân "con quái vật" này không phát ra ánh sáng thuộc phổ điện tử nên chúng gần như vô hình trong không gian.
Các phương pháp hình ảnh được sử dụng để chụp hố đen của EHT cho thấy hố đen siêu lớn có cấu trúc giống như một chiếc nhẫn và cái bóng của nó. Kích thước lỗ đen có liên quan trực tiếp đến khối lượng. Lỗ đen càng lớn, bóng càng lớn. Và các lỗ đen có vẻ như vô hình, nhưng cách chúng tương tác với vật liệu xung quanh đã khiến chúng hiện hình.
Hố đen của thiên hà M87 có khối lượng vô cùng khổng lồ, điều này khiến các nhà nghiên cứu có lý do để tin rằng đây có thể là hố đen lớn nhất có thể nhìn thấy từ Trái Đất.
National Geographic cho biết, cách phổ biến nhất để hiểu sự hình thành của một lỗ đen là từ cái chết của một ngôi sao. Cụ thể ra sao?
Khi các ngôi sao bước vào giai đoạn cuối, chúng sẽ phồng lên, mất khối lượng và sau đó nguội đi để tạo thành sao lùn trắng.
Đến một lúc nào đó, một vụ nổ khổng lồ cuối cùng đánh dấu sự hủy diệt của ngôi sao này, mà khoa học gọi là siêu tân tinh. Một vụ nổ sao như vậy ném vật chất ra ngoài không gian nhưng để lại lõi sao.
Một vụ nổ khổng lồ cuối cùng đánh dấu sự hủy diệt của một ngôi sao. Ảnh minh họa: Internet
Trong khi ngôi sao còn sống, phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo ra một lực đẩy ra bên ngoài liên tục, cân bằng lực hút bên trong từ khối lượng của chính ngôi sao.
Tuy nhiên, trong tàn dư của một siêu tân tinh, không còn lực lượng nào chống lại lực hấp dẫn đó, nên lõi sao bắt đầu tự sụp đổ. Nếu khối lượng của nó sụp đổ thành một điểm nhỏ vô hạn, một hố đen sẽ được sinh ra.
Vì chúng bị nén từ khối lượng lớn gấp nhiều lần Mặt Trời vào một điểm nhỏ như vậy khiến cho hố đen có một trường hấp dẫn khổng lồ, có thể nuốt trọn mọi vất chất, ánh sáng.
Theo thuyết tương đối rộng của Einstein, các hố đen siêu lớn có thể có khối lượng tương đương với hàng tỷ Mặt Trời. Những "con quái vật vũ trụ" này có khả năng ẩn náu tại trung tâm của hầu hết các thiên hà.
Tại Ngân Hà, các nhà khoa học đã phát hiện một lỗ đen lớn ở trung tâm có tên Sagittarius A. Sagittarius A lớn hơn bốn triệu lần so với Mặt Trời của chúng ta.
Bài viết sử dụng các nguồn: CNN, National Geographic
