Hố đen có lẽ là thứ tối tăm hấp dẫn nhất trong vũ trụ. Nó như một đường hầm tối đen dẫn đến hư không (hoặc những khu xử lý rác khổng lồ), những vật cố định bí ẩn trong không gian này có lực hấp dẫn lớn đến mức mà không có gì ở gần - thậm chí là tia sáng - có thể tránh khỏi việc bị nuốt chửng. Thứ gì bị nuốt, (hầu như) chẳng bao giờ đi ra. (Sẽ đề cập sau)

Vì lý do đó mà hố đen không thể nhìn thấy bằng mắt thường vì sự thiếu sáng của không gian trống rỗng tăm tối xung quanh chúng. Các nhà khoa học biết rằng chúng tồn tại không phải vì họ đã thấy hố đen thực sự, mà vì lực hấp dẫn cực lớn của hố đen ảnh hưởng đến quỹ đạo của các ngôi sao và khí gần đó. Một manh mối khác là bức xạ được phát ra với dòng khí bị hút vào khi nhiệt độ quá cao. Trên thực tế, những phát xạ tia X mạnh này đã dẫn đến việc phát hiện ra hố đen đầu tiên, Cygnus X-1 trong chòm sao Cygnus vào năm 1964.

Nếu bạn thấy tất cả những điều trên nghe giống như khoa học viễn tưởng thì hãy đọc tiếp. Nó chỉ là phần nổi của tảng băng vũ trụ. Các nhà khoa học đang dần khám phá ra rằng, hố đen thậm chí còn xa lạ hơn cả khoa học viễn tưởng. Dưới đây là bảy bí ẩn đáng suy ngẫm.

1. Hố đen làm biến dạng thời gian và không gian xung quanh chúng

Nếu bạn tình cờ bay đến gần một hố đen, lực hút cực mạnh của nó sẽ ngày càng làm chậm và làm cong không gian. Bạn sẽ bị kéo gần hơn bao giờ hết, dần dần gia nhập một đĩa bồi tụ vật chất của không gian quay quanh quỹ đạo (sao, khí, bụi, hành tinh) xoắn ốc dần về phía trong, về phía chân trời sự kiện hoặc "điểm chết". Một khi bạn vượt qua ranh giới này, sẽ chẳng còn cơ hội thoát khỏi lực hấp dẫn và bạn sẽ bị siêu giãn ra, hay còn gọi là "spaghettified" khi bạn lao về điểm kỳ dị ở trung tâm của hố đen - một điểm nhỏ không thể tưởng tượng nổi với khối lượng khủng khiếp, nơi đó trọng lực và mật độ theo lý thuyết tiệm cận đường cong vô hạn và không-thời gian. Nói cách khác, bạn sẽ bị ngấu nghiến và tiêu diệt ở một nơi hoàn toàn bất chấp các định luật vật lý mà chúng ta vẫn biết.

2. Hố đen có kích thước đa dạng: nhỏ xíu, trung bình hay khổng lồ

Hố đen có khối lượng sao cỡ trung bình là loại phổ biến nhất. Chúng hình thành khi một ngôi sao lớn đang trên đà suy tàn, hoặc siêu tân tinh phát nổ và phần lõi còn lại sụp đổ do trọng lực của chính nó. Cuối cùng, nó nén thành một điểm kỳ dị cực nhỏ, dày đặc vô hạn tạo thành phần trung tâm. Vì vậy, trên thực tế, các lỗ đen không thực sự là hố mà là các điểm vật chất nén chặt với lực hấp dẫn quá lớn. Khối lượng sao của lỗ đen thường nặng hơn khoảng 10 lần so với mặt trời của chúng ta, mặc dù các nhà khoa học đã phát hiện ra một số hố đặc biệt lớn hơn.

Các hố đen siêu khổng lồ chính là thứ to lớn nhất trong vũ trụ, một số có khối lượng gấp hàng tỷ lần mặt trời của chúng ta. Các nhà khoa học không hiểu đầy đủ về cách chúng hình thành, nhưng những thiên thể khổng lồ này có thể đã xuất hiện ngay sau Vụ nổ lớn và được cho là tồn tại ở trung tâm của mọi thiên hà, ngay cả những thiên hà nhỏ nhất. Dải Ngân Hà của riêng chúng ta quay xung quanh Nhân Mã A * (hoặc Sgr A *), có khối lượng khoảng 4 triệu mặt trời.

Các nhà nghiên cứu gần đây cũng đã phát hiện ra hố đen tàng hình, có vẻ như chúng đã nuốt chửng vật chất và khí với tốc độ chậm hơn, có nghĩa là ít tia X được phát ra hơn nên chúng khó bị phát hiện hơn. Các nhà thiên văn học cũng tin rằng có những hố đen nguyên thủy cực nhỏ được hình thành trong vài giây sau vụ nổ Big Bang. Những bí ẩn nhỏ này vẫn chưa được hoá giải, một hố đen nhỏ nhất có thể có kích cỡ bé hơn cả một nguyên tử (nhưng với khối lượng của một tiểu hành tinh), và vũ trụ có thể tràn ngập chúng.

Hố đen siêu lớn Nhân Mã A * (giữa) nằm ở trung tâm của dải Ngân hà của chúng ta. Hình ảnh này, được chụp bằng kính viễn vọng không gian Chandra X-Ray Observatory của NASA, cho thấy ánh sáng phản quang (khoanh tròn) từ một vụ nổ tia X gần đây. NASA / Wikimedia Commons

3. Có quá nhiều hố đen để có thể đếm được.

Riêng Dải Ngân Hà được cho là chứa khoảng 100 triệu khối lượng hố đen, cộng với khối lượng siêu lớn của Sgr A * ở trung tâm của nó. Với 100 tỷ thiên hà ngoài kia, mỗi thiên hà có 100 triệu khối lượng sao hố đen và một con quái vật siêu khối lượng ở phần lõi (chưa kể còn những loại đang được phát hiện), việc liệt kể chẳng khác gì đang cố gắng đếm các hạt cát.

4. Hố đen nuốt chửng mọi thứ và nhổ chúng ra

Hãy yên tâm, các hố đen không đi lang thang trong vũ trụ như những kẻ săn mồi đói khát, rình rập những hành tinh và những con mồi trong không gian khác cho bữa tối. Thay vào đó, những con thú trên trời này ăn những vật chất có quỹ đạo quá gần, giống như một ngôi sao bất hạnh mà các nhà khoa học đã chứng kiến quá trình ​​bị nuốt chửng của nó trong thập kỷ qua. Tin tốt là Trái Đất không có va chạm với bất kỳ hố đen nào đã được phát hiện.

Chúng ta không có khả năng bị nuốt, không có nghĩa là chúng ta không nên lo lắng. Đó là bởi vì Sgr A * (và có lẽ là những hố đen siêu khổng lồ khác) thỉnh thoảng bắn ra những "quả cầu" có kích thước hành tinh mà một ngày nào đó có thể ôm trọn chúng ta luôn.

Làm thế nào để bắn những quả cầu từ nanh vuốt của một hố đen? Chúng thực sự được tạo ra từ vật chất trượt khỏi đĩa bồi tụ trước khi vượt qua điểm chết và kết tụ lại thành nhiều khối. Trong trường hợp của Sgr A*, những thành phần nặng nề này được bắn vào trong thiên hà của chúng ta hơn 20 dặm mỗi giờ. Hy vọng rằng chúng sẽ không di chuyển quá gần tới hệ mặt trời của chúng ta.

5. Hố đen siêu lớn cũng sinh ra các ngôi sao và cách xác định có bao nhiêu ngôi sao trong một thiên hà

Cũng giống như cách mà các mảnh vỡ có kích thước hành tinh bị đẩy ra khỏi đĩa bồi tụ, một khám phá gần đây cho thấy rằng các hố đen khổng hố đôi khi giải phóng đủ vật chất để hình thành các ngôi sao hoàn toàn mới. Đáng chú ý hơn, một số thậm chí còn hạ cánh trong không gian sâu, vượt xa thiên hà xuất phát của chúng.

Một nghiên cứu mới trên tạp chí Nature được công bố vào tháng một đã cho thấy rằng các hố đen siêu lớn không chỉ tạo ra các ngôi sao mới mà chúng còn kiểm soát số lượng sao mà một thiên hà có được bằng cách tác động trực tiếp đến việc đẩy nhanh hình thành sao. Sự hình thành sao, kỳ lạ thay, dừng lại nhanh hơn trong các thiên hà có các hố đen nhỏ hơn - nói theo cách khác - có hố đen ở trung tâm.

6. Có thể nhìn trực tiếp vào hố sâu

Kính thiên văn Event Horizon - được nâng cấp từ chín chiếc kính thiên văn có độ phân giải cao nhất thế giới - đã chụp những bức ảnh lần đầu tiên về chân trời sự kiện xung quanh hai hố đen trong thời gian gần đây. Một là Sgr A * của chính chúng ta và một là hố đen siêu lớn ở trung tâm của thiên hà Messier 87, cách chúng ta 53 triệu năm ánh sáng. Hình ảnh thứ hai, hiện được đặt tên là Powehi, đã gây kinh ngạc cho các nhà thiên văn học vào tháng 4 năm 2019, nhưng buổi chụp ảnh cũng làm dấy lên mối quan tâm mới về những câu hỏi đang được đặt ra về các hố đen trông như thế nào và các định luật vật lý khác thường chi phối chúng.

7. Tuy nhiên, có vài hố đen thú vị khác

Các nhà thiên văn học ở Nam Phi gần đây đã tình cờ phát hiện ra một vùng không gian xa xôi nơi các hố đen siêu lớn trong một số thiên hà nằm về cùng một hướng. Khí thải của chúng đều thoát ra ngoài như thể chúng đã được thiết kế đồng bộ hóa. Lý thuyết hiện tại không thể giải thích làm thế nào mà các hố đen cách nhau tới 300 triệu năm ánh sáng lại hoạt động như trong một buổi hòa nhạc. Trên thực tế, theo các nhà nghiên cứu, cách duy nhất có thể hiểu là nếu những hố đen này quay theo cùng một hướng - điều gì đó có thể đã xảy ra trong quá trình hình thành thiên hà trong vũ trụ sơ khai.

---------------------------------------------------

Đăng bởi:  Sidney Stevens

Nguồn: Tree Hugger

Người dịch: Hồng Nhung