Các nhà khoa học nghiên cứu về lỗ đen có thể chắc chắn rằng năm này qua năm khác sẽ có những khám phá ngoạn mục. Năm 2021 cũng không phải là ngoại lệ, với nhiều kết quả mới thú vị liên quan đến những quái vật hấp dẫn kỳ lạ này. Hôm nay chúng ta sẽ xem xét điều thú vị nhất khám phá các lỗ đen trong năm nay và cách chúng nâng cao hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.
Hố đen quay nhanh nhất
Ngay cả những lỗ đen được nghiên cứu nhiều nhất cũng có thể gây bất ngờ. Vào tháng 1, các nhà vật lý đã sửa đổi ước tính của họ về các đặc tính của quái vật vũ trụ ở trung tâm của hệ thống Cygnus X-1, đây cũng là lỗ đen đầu tiên được xác nhận là tồn tại. Hố đen Cygnus X-60, được phát hiện lần đầu tiên cách đây gần 50 năm, được phát hiện có khối lượng lớn hơn 21% so với người ta nghĩ trước đây, gấp lần khối lượng Mặt trời và quay quanh rất gần với tốc độ ánh sáng, thiết lập một kỷ lục mới cho các lỗ đen.
Hố đen trong Cygnus X-1 cách chúng ta khoảng 7200 năm ánh sáng và đang dần nuốt chửng ngôi sao đồng hành siêu khổng lồ màu xanh lam của nó, mang đến cho các nhà nghiên cứu cái nhìn mới về các quá trình như vậy.
Đọc thêm: Có bao nhiêu lỗ đen trong vũ trụ?
Ngôi sao được trộn bằng spaghettified
Khi một ngôi sao đến quá gần rìa của lỗ đen, lực hấp dẫn sẽ xé nó ra thành những sợi dài bị kéo vào miệng lỗ đen. Quá trình này, được gọi là "spaghettification", tạo ra ánh sáng khi vật chất sao nóng lên thông qua ma sát, cho phép các nhà thiên văn học ghi lại hành động đáng sợ này trong tất cả sự vinh quang của nó. Vào tháng 30, các nhà nghiên cứu lần đầu tiên nhận thấy một ngôi sao bị nghiền nát và hấp thụ theo cách này bởi một lỗ đen nặng gấp 750 triệu lần khối lượng Mặt trời và nằm ở trung tâm của thiên hà cách Trái đất triệu năm ánh sáng.
Ngoài việc thu thập dữ liệu quan trọng về quá trình spaghettification, các quan sát đã giúp các nhà khoa học tạo ra một hình dung đáng kinh ngạc về sự hấp thụ của ngôi sao.
LIGO chứng minh Hawking đúng
Vào tháng , các nhà nghiên cứu tại Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) đã quan sát hai lỗ đen siêu lớn hợp nhất thành một và phân tích các gợn sóng trong cấu trúc của không-thời gian, được gọi là sóng hấp dẫn, do các lỗ đen di chuyển với tốc độ cao.
Họ phát hiện ra rằng diện tích bề mặt của lỗ đen tạo thành lớn hơn diện tích của hai lỗ đầu tiên cộng lại. Ngoài việc thu được dữ liệu đáng ngạc nhiên, kết quả của nghiên cứu còn giúp chứng minh một phỏng đoán của nhà vật lý thiên văn người Anh Stephen Hawking vào năm 1971, được gọi là định lý diện tích lỗ đen. Định lý nói rằng diện tích bề mặt của một lỗ đen không thể giảm theo thời gian, một định luật do Hawking đưa ra sử dụng thuyết tương đối rộng của Einstein. Và cũng như hiểu biết của anh ấy về entropy. Trong khi kết quả nghiên cứu là một thắng lợi cho Hawking, chúng khiến các nhà vật lý hoang mang. Theo cơ học lượng tử, các lỗ đen nên co lại và bay hơi, vì vậy không rõ làm thế nào để điều hòa điều này với định luật Hawking mà diện tích bề mặt của chúng phải luôn tăng lên.
Cũng thú vị: Các nhà khoa học đã tìm ra cách lắng nghe sóng hấp dẫn của Vụ nổ lớn
Sự hợp nhất của một lỗ đen và một ngôi sao neutron
Vào tháng , các nhà nghiên cứu làm việc với LIGO thông báo rằng lần đầu tiên họ chắc chắn rằng họ đã nhìn thấy các lỗ đen hợp nhất thành các thiên thể nhỏ gọn được gọi là sao neutron. Cùng với lỗ đen, sao neutron là một trong những kết quả cuối cùng có thể xảy ra sau cái chết của một ngôi sao lớn, khi ngôi sao này phát nổ như một siêu tân tinh và để lại tàn dư. Mặc dù LIGO đã nhìn thấy những gợi ý về khả năng hợp nhất giữa các lỗ đen và sao neutron trước đó, nhưng chỉ trong năm nay, hai tín hiệu đã chứng minh một cách thuyết phục rằng những vụ sáp nhập như vậy đang diễn ra.
Cả hai tín hiệu đều được phát hiện vào tháng 2020 năm 10, cách nhau khoảng ngày. Trong trường hợp đầu tiên, một lỗ đen có khối lượng gấp lần Mặt trời đã hấp thụ một ngôi sao neutron có khối lượng gấp rưỡi Mặt trời, và trong trường hợp thứ hai, một lỗ đen có khối lượng gấp lần Mặt trời và một ngôi sao neutron có khối lượng gấp đôi Mặt trời.
Đề xuất của biên tập viên: Các nhà vật lý thiên văn lần đầu tiên theo dõi sự hợp nhất của sao neutron và lỗ đen
Các lỗ đen sớm gây ra bão
Hầu hết mọi thiên hà đã biết đều có một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của nó, cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa hai vật thể vũ trụ. Nhưng các nhà khoa học vẫn chưa hiểu được lỗ đen ảnh hưởng như thế nào đến vật chủ thiên hà của nó. Một nghiên cứu được công bố vào tháng 13 cho thấy gió tốc độ cao đang thổi từ một thiên hà tỷ năm tuổi, gần bằng chính vũ trụ. Đây là ví dụ được phát hiện sớm nhất về gió thiên hà phun ra từ các lỗ đen siêu lớn khi chúng hấp thụ khí và bụi xung quanh.
Ngoài ra, những cơn gió mạnh, di chuyển với tốc độ khoảng 1,8 triệu km / h, đang di chuyển đủ nhanh để thổi vật chất đi khắp thiên hà và có khả năng cản trở sự hình thành sao. Điều này cho thấy các thiên hà và lỗ đen của chúng có mối liên hệ cổ xưa và rất chặt chẽ.
Đọc thêm: Các nhà khoa học đã phát hiện bức xạ tia X vượt ra ngoài chân trời sự kiện của một lỗ đen
Tiếng vang ánh sáng chứng minh Einstein đúng
Stephen Hawking không phải là người duy nhất chinh phục được lỗ đen trong năm nay. Vào tháng 1,8, các nhà thiên văn học đã quay được các tia X phát ra từ lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của thiên hà xoắn ốc Zwicky, cách chúng ta tỷ năm ánh sáng. Các nhà nghiên cứu không chỉ phát hiện ra ánh sáng phát ra từ phía trước của lỗ đen, mà họ còn có thể tìm thấy những tiếng vọng lạ của ánh sáng mà ban đầu họ không thể phát hiện ra.
Chúng dường như đến từ phía sau lỗ đen, có nghĩa là thực thể khổng lồ đang làm cong cấu trúc của không-thời gian đến mức ánh sáng được hút từ bên này sang bên kia của lỗ đen. Quá trình này tương ứng chính xác với những gì được mong đợi từ thuyết tương đối rộng của Einstein, nhưng nó vẫn chưa được khám phá một cách chính xác.
Người ngoài hành tinh có thể khai thác sức mạnh của lỗ đen
Các nhà khoa học không ngại đưa ra các giả định miễn là chúng dựa trên các dữ liệu liên quan. Vào tháng , một nhóm các nhà thiên văn học ở Đài Loan cho rằng người ngoài hành tinh công nghệ có thể thu hoạch năng lượng từ các lỗ đen bằng cách sử dụng siêu cấu trúc giả định được gọi là khối cầu Dyson bao quanh ngôi sao. Mặc dù các lỗ đen được coi là tối, chúng phát ra một lượng lớn năng lượng vì chúng ăn vật chất xung quanh, được đốt nóng và phát ra dưới dạng ánh sáng.
Các nhà thiên văn học tự hỏi liệu một loài ngoài trái đất có thể đặt các bệ quỹ đạo được bao phủ bởi một thứ gì đó giống như các tấm pin mặt trời xung quanh một lỗ đen để hấp thụ các vụ nổ năng lượng của nó hay không. Vì các lỗ đen nhỏ hơn các ngôi sao, điều này sẽ cho phép người ngoài hành tinh tiết kiệm vật liệu xây dựng và có khả năng cho phép họ lưu trữ một lượng năng lượng đáng kinh ngạc.
Thêm chi tiết: Quả cầu Dyson là gì và tại sao chúng ta chưa chế tạo nó?
Lỗ đen lang thang có thể định cư trong thiên hà của chúng ta
Khoảng 12 lỗ đen siêu lớn, không nhìn thấy được có thể đang ẩn náu ở vùng ngoại ô của Dải Ngân hà. Kết luận này được đưa ra vào tháng , khi các nhà nghiên cứu công bố kết quả mô phỏng các vụ va chạm thiên hà mới. Trong những sự kiện lớn như vậy, lực hấp dẫn có thể gây ra các lỗ đen siêu lớn, nặng gấp hàng triệu hoặc hàng tỷ lần so với Mặt trời, bay và đi lang thang trong không gian sâu thẳm.
Một số trong số chúng cuối cùng có thể định cư trong quầng sáng của các thiên hà giống như thiên hà của chúng ta, và một thiên hà có kích thước bằng Dải Ngân hà trung bình có khoảng 12 thiên hà. Các nhà thiên văn hy vọng sẽ tìm ra cách tìm kiếm những người khổng lồ bị mất tích này để xác minh tính chính xác của các mô phỏng của chúng.
Đọc thêm: Một lỗ đen đã được phát hiện trong một cụm sao bên ngoài thiên hà của chúng ta
Cặp lỗ đen gần nhất đã được phát hiện
Vào tháng 89, kính thiên văn đã ghi lại bằng chứng về sự tồn tại của cặp lỗ đen gần nhất với hành tinh của chúng ta, quay quanh nhau ở khoảng cách khoảng 154 triệu năm ánh sáng từ Trái đất trong chòm sao Bảo Bình. Cặp lỗ đen kỷ lục trước đây ở xa hơn cặp này gấp 6,3 lần, điều đó có nghĩa là các nhà khoa học có cơ hội nghiên cứu những hệ thống như vậy chi tiết hơn trước đây. Cả hai thành viên của bộ đôi đều là vận động viên cử tạ - người lớn hơn có khối lượng gần triệu Mặt trời, và người nhỏ hơn nặng hơn ngôi sao của chúng ta triệu lần.
Chúng quay quanh nhau ở khoảng cách chỉ 1600 năm ánh sáng - một độ chênh lệch theo tiêu chuẩn vũ trụ và một kỷ lục khác chỉ ra rằng trong 250 triệu năm nữa, chúng sẽ hợp nhất thành một lỗ đen khổng lồ.
Đọc thêm: Kính viễn vọng Rất lớn đã phát hiện ra cặp lỗ đen siêu lớn gần nhất
Một lỗ đen quá lớn so với thiên hà của nó
Một thiên hà nhỏ quay quanh quỹ đạo của chúng ta cách chúng ta khoảng 820 năm ánh sáng dường như chứa một thứ gì đó kỳ lạ. Thiên hà lùn Leo I, nhỏ hơn 50 lần so với Dải Ngân hà, chứa một hố đen siêu lớn có khối lượng gần bằng với hố đen ở trung tâm của Dải Ngân hà. Các nhà thiên văn học tự hỏi làm thế nào mà một lỗ đen lớn như vậy lại xuất hiện trong một thiên hà nhỏ như vậy.
“Không có lời giải thích nào về sự tồn tại của loại lỗ đen này trong các thiên hà hình cầu lùn”, Maria Jose Bustamante, một sinh viên tốt nghiệp ngành thiên văn học tại Đại học Texas ở Austin, cho biết trong một tuyên bố. Chúng ta sẽ phải đợi trong vài năm tới để hiểu chính xác điều này có ý nghĩa như thế nào đối với sự tiến hóa của các lỗ đen và thiên hà.
Đọc thêm:
- Các lỗ đen có hình thành ngay sau vụ nổ Big Bang không?
- Kính viễn vọng Rất lớn đã phát hiện ra cặp lỗ đen siêu lớn gần nhất
Cảm ơn vì bài viết thú vị! Nếu bạn cũng thay "look" bằng "view" thì tuyệt vời :)
Vâng, cảm ơn :)
Phát hiện chính là lỗ đen không tồn tại. Ở trung tâm của các thiên hà là các quark được tổng hợp từ các dây ở trung tâm vũ trụ.
https://www.youtube.com/watch?v=tFUM3vAlaGc
khỏe:)
Hẹn sớm gặp lại, Julia, Chúc mừng năm mới. Tôi hy vọng rằng trong năm mới, nhờ tư duy logic phát triển chưa từng thấy, chúng ta sẽ đưa khoa học thế giới đi đúng hướng. ))