Kiến Thức Phổ Thông

Khám phá Hố đen vũ trụ: Sự hình thành, sức mạnh huỷ diệt của nó và chuyện gì sẽ xảy ra nếu bạn rơi vào Lỗ đen?

Hố đen vũ trụ là gì?

Mọi người thường nghĩ Hố đen vũ trụ – hay còn gọi là lỗ đen, là một thứ gì đó trống rỗng, tham lam nuốt chửng mọi thứ trên đường đi của nó. Sự thật không phải như vậy! Chính xác hơn, Hố đen là một lượng lớn vật chất được nén chặt trong một khu vực rất nhỏ – chẳng hạn như một ngôi sao nặng gấp mười lần Mặt trời được gói lại thành một quả cầu có đường kính gần bằng một thành phố. Kết quả là một trường hấp dẫn mạnh đến mức không thứ gì trên đời, thậm chí là ánh sáng, có thể thoát ra.

Trong những năm gần đây, các thiết bị của NASA đã vẽ một bức tranh mới về những lỗ đen trong vũ trụ. Ý tưởng về một vật thể trong không gian to lớn và dày đặc đến nỗi ánh sáng không thể thoát khỏi nó đã có từ nhiều thế kỷ.

Nổi tiếng nhất là các lỗ đen được dự đoán bởi thuyết tương đối rộng của Einstein, cho thấy rằng khi một ngôi sao lớn chết đi, nó sẽ để lại một lõi nhỏ, dày đặc vật chất. Nếu khối lượng của lõi lớn hơn khoảng ba lần khối lượng Mặt trời, các phương trình cho thấy, lực hấp dẫn áp đảo tất cả các lực khác và tạo ra một lỗ đen.

Phát hiện lỗ đen vũ trụ

Các nhà khoa học không thể quan sát trực tiếp các lỗ đen bằng kính viễn vọng phát hiện tia X, ánh sáng hoặc các dạng bức xạ điện từ khác. Bởi đơn giản, không có gì thoát khỏi lực hút khủng khiếp của hố đen.

Tuy nhiên, chúng ta có thể suy ra sự hiện diện của các lỗ đen và nghiên cứu chúng bằng cách phát hiện ảnh hưởng của chúng đối với các vật thể, vật chất khác gần đó. Ví dụ, nếu một lỗ đen đi qua một đám mây vật chất liên sao, nó sẽ hút vật chất vào bên trong một quá trình được gọi là bồi tụ. Một quá trình tương tự có thể xảy ra nếu một ngôi sao khác đi sát vào lỗ đen. Trong trường hợp này, lỗ đen có thể xé toạc ngôi sao khi nó kéo nó về phía mình.

Khi vật chất bị thu hút tăng tốc và nóng lên, nó phát ra các tia X tỏa vào không gian. Những khám phá gần đây đưa ra một số bằng chứng rằng các hố đen có ảnh hưởng mạnh mẽ đến các khu vực xung quanh chúng – phát ra các vụ nổ tia gamma mạnh mẽ, nuốt chửng các ngôi sao gần đó và thúc đẩy sự phát triển của các ngôi sao mới.

Sự hình thành Hố đen: Khi một ngôi sao qua đời là sự khởi đầu của Hố đen

Hầu hết các lỗ đen hình thành từ tàn dư của một ngôi sao lớn chết trong vụ nổ siêu tân tinh. Những ngôi sao nhỏ hơn trở thành những ngôi sao neutron dày đặc, không đủ lớn để tạo ra lực hút đủ mạnh.

Nếu tổng khối lượng của ngôi sao đủ lớn (gấp khoảng ba lần khối lượng Mặt trời), về mặt lý thuyết có thể chứng minh rằng không có lực nào có thể giữ được ngôi sao từ sụp đổ dưới ảnh hưởng của trọng lực. Tuy nhiên, khi ngôi sao sụp đổ, một điều kỳ lạ xảy ra.

Khi bề mặt của ngôi sao gần một bề mặt tưởng tượng được gọi là “chân trời sự kiện”, thời gian trên ngôi sao chậm lại so với thời gian được các nhà quan sát ở xa đo đạc được. Khi bề mặt chạm tới chân trời sự kiện, thời gian đứng yên và ngôi sao không thể sụp đổ nữa – hay còn gọi là bị đóng băng.

Thậm chí các lỗ đen lớn hơn có thể là kết quả của các va chạm sao. Ngay sau khi ra mắt vào tháng 12 năm 2004, kính viễn vọng Swift của NASA đã quan sát thấy những tia sáng mạnh mẽ, thoáng qua được gọi là vụ nổ tia gamma. Kính viễn vọng Không gian Hubble của Chandra và NASA sau đó đã thu thập dữ liệu từ “hậu quả” của sự kiện và cùng với các quan sát khiến các nhà thiên văn học kết luận rằng vụ nổ mạnh có thể xảy ra khi một lỗ đen và sao neutron va chạm, tạo ra một lỗ đen khác.

Mặc dù quá trình hình thành cơ bản được hiểu, một bí ẩn lâu năm trong khoa học về các lỗ đen là chúng dường như tồn tại trên hai quy mô kích thước hoàn toàn khác nhau. Ở một đầu, có vô số lỗ đen là tàn dư của những ngôi sao khổng lồ. Náo nhiệt khắp vũ trụ, những hố đen “khối sao” này thường có khối lượng lớn gấp 10 đến 24 lần so với Mặt trời.

Sức mạnh của hố đen vũ trụ

Các nhà thiên văn học phát hiện ra chúng khi một ngôi sao khác đến gần đủ để một số vật chất xung quanh nó bị bẫy bởi trọng lực của lỗ đen, tạo ra tia X trong quá trình này. Tuy nhiên, hầu hết các hố đen sao đều dẫn đến sự sống bị cô lập và không thể phát hiện ra. Các nhà khoa học ước tính rằng có khoảng từ mười triệu đến một tỷ lỗ đen như vậy chỉ trong Dải Ngân hà.

Mặt khác, có những thiên thể khổng lồ được gọi là hố đen “siêu lớn”, lớn gấp hàng triệu, nếu không nói là hàng tỷ lần Mặt trời của chúng ta. Các nhà thiên văn học tin rằng các hố đen siêu lớn nằm ở trung tâm của hầu như tất cả các thiên hà lớn, thậm chí cả Dải Ngân hà của chúng ta. Các nhà thiên văn học có thể phát hiện ra chúng bằng cách theo dõi tác động của chúng đối với các ngôi sao và khí gần đó.

Trong lịch sử, các nhà thiên văn học từ lâu đã tin rằng không có lỗ đen cỡ trung nào tồn tại. Tuy nhiên, bằng chứng gần đây từ Chandra, XMM-Newton và Hubble củng cố trường hợp các lỗ đen cỡ trung thực sự tồn tại.

Một cơ chế có thể cho sự hình thành các lỗ đen siêu lớn liên quan đến phản ứng dây chuyền của các ngôi sao trong các cụm sao nhỏ gọn dẫn đến sự tích tụ của các ngôi sao cực lớn, sau đó sụp đổ tạo thành các lỗ đen khối lượng trung gian. Các cụm sao sau đó chìm xuống trung tâm của thiên hà, nơi các lỗ đen khối lượng trung gian hợp nhất tạo thành một lỗ đen siêu lớn.

Lỗ đen vũ trụ có hình dáng như thế nào?

Hình dạng của chân trời sự kiện của một lỗ đen tương tự như hình cầu. Đối với các lỗ đen không quay (tĩnh), nó chính xác là hình cầu, trong khi đối với các lỗ đen quay, nó có hình cầu dẹp ở 2 cực.

Có phải mọi thiên hà đều có Hố đen?

Các nhà khoa học tin rằng ở trung tâm của thiên hà đều có một lỗ đen siêu lớn. Ngoài ra nằm rải rác xung quanh đó cùng có rất nhiều các hố đen nhỏ khác, có kích thước từ 10 đến 24 lần Mặt trời.

Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn rơi vào Hố đen?

Tuỳ vào vào rơi như thế nào, nhưng giả sử bạn rơi vào Lỗ đen theo chiều thằng đứng, chân của bạn sẽ chịu lực hấp dẫn mạnh hơn so với đầu của bạn, bởi vì chúng ở gần lỗ đen hơn. Kết quả là cơ thể của bạn bị kéo dài ra. Đối với các lỗ đen nhỏ, sự kéo dài này mạnh đến mức cơ thể bạn bị xé toạc hoàn toàn trước khi bạn đến chân trời sự kiện. Hiện tượng này gọi là bị “spaghetti-hoá”

Bên trong Hố đen vũ trụ là gì?

Một lỗ đen có một ranh giới, được gọi là chân trời sự kiện. Đó là nơi trọng lực đủ mạnh để giữ chân ánh sáng, và ngăn nó thoát ra. Bởi vì không có gì có thể đi nhanh hơn ánh sáng, mọi thứ khác cũng sẽ bị kéo trở lại. Rơi qua chân trời sự kiện, giống như đi qua Thác Niagra trên một chiếc xuồng. Bên trong Hố đen có thể là tàn dư của các ngôi sao, hành tinh, hay bất kỳ thiên thể và vật chất nào chẳng may đến-gần.

Tags
Back to top button