Chắc chắn rằng ở đâu đó bạn đã từng nghe đến khái niệm hố đen, tuy nhiên đã bao giờ bạn tự hỏi, hố đen là gì và nó có nguồn gốc từ đâu không?
Hôm nay, Rong Ba Group sẽ cùng bạn tìm hiểu về hố đen, nguồn gốc và những kiến thức thú vị xoay quanh vấn đề này nhé.
Hố đen, tên gọi khác là lỗ đen hay hốc đen, và không như bạn nghĩ, nó không phải là một cái hố hay lỗ nào cả, tên gọi hố đen thực tế đến từ đặc tính của nó nhiều hơn.
Cụ thể, hố đen là một vùng không, thời gian có mật độ vật chất vô cùng lớn và cũng vì có mật độ vật chất vô cùng lớn, hố đen sở hữu một trường hấp dẫn vô cùng mạnh, nó sẵn sàng nuốt chửng tất cả những vật chất ở gần nó.
Lực hấp dẫn xung quanh hố đen mạnh tới mức, nó có thể bẻ cong cả đường đi của ánh sáng và hút ánh sáng trở vào bên trong nó mà không thể thoát ra được. Vì vậy, nó là một vùng tối cực đen nên được gọi là hố đen.
Nỗ lực săn lùng hố đen
Trong thời gian dài, hố đen chỉ tồn tại trên giả thuyết và chưa từng được quan sát trực tiếp. Nguyên nhân chính là không có gì thoát được khỏi sức hút mãnh liệt của chúng, bao gồm ánh sáng.
Tuy nhiên, giới thiên văn học rút ra một kết luận: ở mỗi trung tâm thiên hà lại có một siêu hố đen “chiếm đóng”. Chẳng hạn, Dải Ngân hà của chúng ta đang chứa siêu hố đen Sagittarius A*, với khối lượng gấp khoảng 4 triệu lần mặt trời.
Năm 2019, lần đầu tiên nhân loại chụp được hình ảnh một hố đen. Đó là siêu hố đen ở giữa thiên hà Messier 87 (M87), thiên hà hình ê líp cách trái đất khoảng 53 triệu năm ánh sáng. Đối tượng này có khối lượng gấp 6,5 tỉ lần so với mặt trời của chúng ta, Space.com đưa tin.
Hai năm sau, các nhà thiên văn học lần đầu tiên phát hiện ánh sáng đằng sau một hố đen tại thiên hà cách địa cầu khoảng 800 triệu năm ánh sáng, theo chuyên san Nature.
Phát hiện trên xác nhận Thuyết tương đối rộng của thiên tài vật lý Albert Einstein về lực hấp dẫn. Những gì quan sát được cho thấy lực hấp dẫn từ hố đen đã bẻ cong ánh sáng xung quanh chúng, cho phép giới khoa học lần đầu tiên nhìn được đằng sau hố đen.
Mốc ngoặt trong nghiên cứu hố đen
Tuy nhiên, cho đến gần đây, việc đếm số hố đen trong vũ trụ luôn là thách thức đối với các nhà thiên văn học. Theo tính toán, vũ trụ quan sát được đang trải rộng trên đường kính khoảng 90 tỉ năm ánh sáng.
Các nhà vật lý học thiên thể của Trường nghiên cứu cấp cao hiện đại (SISSA) tại Ý đã thực hiện thành công một trong những báo cáo đầu tiên mang đến câu trả lời cho nghi vấn trên. Báo cáo đã được chuyên san The Astrophysical Journal đăng tải.
“Đặc điểm mang tính đột phá của công trình nghiên cứu trên là kết hợp mô hình tiến hóa của hệ sao đơn và hệ sao đôi với các công thức hình thành cũng như làm giàu kim loại trong mỗi thiên hà”, theo tác giả thứ nhất Alex Sicilia của SISSA.
Bằng cách lần theo lịch sử hình thành và tiến hóa của các ngôi sao khổng lồ trong vũ trụ, nhóm chuyên gia có thể tính toán được có bao nhiêu hố đen bên trong một không gian cụ thể.
Trong trường hợp vũ trụ quan sát được, các nhà nghiên cứu ước tính có khoảng 40 tỉ tỉ hố đen, chiếm 1% trong tổng số vật chất thường của vũ trụ.
Dự kiến báo cáo mới sẽ giúp con người giải mã cách thức các siêu hố đen, như Sagittarius A*, có thể phát triển và tiến hóa.
Tuy nhiên, một điều vẫn chưa rõ là tại sao các siêu hố đen lại có thể phát triển và tiến hóa quá nhanh.
Gần đây, các nhà khoa học phát hiện một hố đen “mini” nằm trong thiên hà nhỏ, cách trái đất khoảng 110 triệu năm ánh sáng.
Hố đen dạng này được tạo ra từ lõi sụp đổ của các ngôi sao chết. Trong khi đó, các chuyên gia chưa giải thích được nguồn gốc của các siêu hố đen.
Đặc điểm của hố đen
Đúng như tên gọi hố đen, nó là một vùng vô cùng tối vì sở hữu lực hấp dẫn quá lớn khiến các bức xạ, ánh sáng sau khi bị hút vào hố đen đều không thể thoát ra do đó có thể khẳng định rằng hố đen là vùng tối hoàn hảo nhất vũ trụ khi nó không hề tỏa ra một tia sáng nào.
Theo thuyết tương đối rộng, để hình thành được hố đen thì phải có một lượng vật chất có khối lượng đủ lớn nằm trong một phạm vi đủ nhỏ để tạo ra trường hấp dẫn vô cùng lớn và làm biến dạng không thời gian xung quanh nó.
Cấu tạo hố đen được chia làm 3 vùng, thứ nhất là chân trời sự kiện bên ngoài, thứ hai là chân trời sự kiện bên trong, và cuối cùng là vùng kỳ dị.
Chân trời sự kiện bên trong và bên ngoài và vùng ngoài của hố đen, nếu bất cứ vật chất nào lọt vào chân trời sự kiện kể cả ánh sáng sẽ đều bị hố đen hút vào và nuốt chửng.
Về vùng kỳ dị, đây chính là trung tâm của hố đen, chưa đựng toàn bộ khối lượng của hố đen, nơi này có mật độ vật chất được cho là vô cùng lớn đến mức có thể coi là vô hạn.
Về kích thước của hố đen, thì theo Thuyết Tương Đối của Einstenin, hố đen có kích thước lớn gấp vài lần đến hàng tỉ lần Mặt Trời và liên tục lớn lên do nó luôn luôn nuốt các vật chất xunh quanh nó.
Nguồn gốc của hố đen
Phần lớn các giả thuyết về hố đen đều ủng hộ, việc hình thành hố đen đến từ một ngôi sao khổng lồ khi nó bước sang giai đoạn cuối của quá trình tiến hóa.
Cụ thể, khi các ngôi sao khổng lồ, trải qua hàng tỉ năm với việc phần lớn các vật chất bên trong lõi của ngôi sao đã bị phản ứng tổng hợp hạt nhân bên trong biến thành những hạt nhân vô cùng nặng và không còn khả năng tiếp tục tổng hợp ra hạt nhân khác.
Kết quả là ngôi sao sẽ bắt đầu gia tăng kích thước và sau đó là một vụ nổ khổng lồ sẽ xảy ra và là dấu chấm hết cho ngôi sao đó, sự kiện này được gọi là siêu tân tinh.
Sau vụ nổ, vật chất bên ngoài ngôi sao sẽ bị văng ra xa để lại phần lõi của ngôi sao. Khi còn là sao, trước mật độ và phản ứng tổng hợp hạt nhân, các vật chất sẽ tạo ra một lực đẩy giúp cân bằng với lực hút vô cùng lớn tại lõi của ngôi sao, điều này giữ cho ngôi sao không bị sụp đổ.
Tuy nhiên, khi vụ nổ sao diễn ra, nó khiến cấu trúc cân bằng này bắt đầu bị phá vỡ, không còn gì chống lại lực hút từ lõi của ngôi sao khiến nó bắt đầu sụp đổ.
Khi đó, vật chất sẽ bị hút lại với nhau và tạo ra một điểm kỳ dị với mật độ vật chất lớn đến vô hạn và trường hấp dẫn vô cùng lớn. Và hố đen ra đời từ đây.
Cho đến ngày nay, danh hiệu hố đen lớn nhất vẫn thuộc về hố đen có tên gọi là T-O-N 618 với khối lượng gấp khoảng 66 tỉ lần Mặt Trời. Nằm cách Mặt Trời của chúng ta khoảng 10 tỷ năm ánh sáng và được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1957.
Nói đến danh hiệu hố đen nhỏ nhất vũ trụ, nó thuộc về một hố đen được phát hiện vào ngày 31/10/2019, hố đen này cách chúng ta khỏng 1,8 triệu năm ánh sáng và sở hữu khối lượng chỉ lớn gấp 25 lần Mặt Trời khi nó chuẩn bị sát nhập với một hố đen khác có trọng lượng lớn gấp 31 lần Mặt Trời.
Trên đây là một số thông tin về hố đen là gì, nguồn gốc cũng như cấu tạo của hố đen, Cảm ơn bạn đã quan tâm tìm hiểu.
