Chủ Nhật, 20 tháng 11, 2016
HIỆN THỰC KỲ ẢO 152 (Hố Đen)
Hố đen là gì, có thể lớn đến cỡ nào?
1
19/04/2016 13:54
Bản in
Hố đen (hay lỗ đen) là một vùng trong
không gian vũ trụ mà trường hấp dẫn ngăn cản mọi thứ, bao gồm cả ánh
sáng cũng không thể thoát ra. Hố đen có thể phát triển lớn gấp 50 tỷ lần
Mặt Trời...
Hố đen là một vùng trong không gian vũ trụ mà trường hấp dẫn ngăn cản
mọi thứ, bao gồm cả ánh sáng cũng không thể thoát ra. Thuyết tương đối
rộng cho rằng, một lượng vật chất với khối lượng đủ lớn nằm trong phạm
vi đủ nhỏ sẽ làm biến dạng không gian để trở thành hố đen.
Theo lý thuyết đó, hố đen có thể được hình thành từ cái “chết” của những ngôi sao có khối lượng rất lớn trong giai đoạn cuối của chúng. Sau khi hình thành, hố đen tiếp tục thu hút vật chất từ môi trường xung quanh và khối lượng của nó tăng dần lên theo thời gian.
Trong những thập kỷ gần đây, các nhà thiên văn cho rằng các hố đen
siêu lớn có thể nằm ở trung tâm của hầu hết các thiên hà lớn. Dải Ngân
Hà của chúng ta được cho là có chứa một hố đen ở trung tâm lớn gấp bốn
triệu lần Mặt Trời. Còn thiên hà khổng lồ hình elip có tên gọi M87 ở
tương đối gần chúng ta được cho là có một hố đen bằng 6 tỷ lần khối
lượng Mặt Trời.
Người ta cho rằng những thiên hà xa xôi khác có hố đen ở trung tâm thậm chí còn lớn hơn nữa.
Vậy hố đen có thể phát triển lớn đến cỡ nào? Nghiên cứu mới của trường Đại học Leicester tại Anh cho thấy rằng, các hố đen ở trung tâm của các thiên hà có thể phát triển lớn gấp 50 tỷ lần Mặt Trời trước khi mất đi đĩa khí (dòng khí khổng lồ hình đĩa quay xung quanh hố đen) mà chúng cần có để tự duy trì.
Nhà thiên văn học Andrew King đã dẫn đầu một nhóm nghiên cứu những vùng không gian xung quanh các hố đen siêu lớn, nơi những thứ bị hố đen hút vào tạo thành một dòng khí khổng lồ hình đĩa quay xung quanh hố đen. Ông cho biết, dòng khí này mất dần năng lượng và bị hút dần vào bên trong lỗ đen. Những dòng khí này không ổn định và sẽ bị hố đen nghiền vụn ra, các vật chất trong dòng khí sẽ tạo thành những ngôi sao mới.
Giáo sư King đã tính toán xem một hố đen có thể phát triển lớn đến cỡ nào mà vẫn giữ được đĩa khí ổn định ở bên ngoài nó. Ông kết luận kích cỡ đó sẽ là lớn gấp 50 tỷ lần khối lượng Mặt Trời.
Nghiên cứu cho thấy rằng nếu không có đĩa khí này, các hố đen sẽ ngừng phát triển, có nghĩa là 50 tỷ Mặt Trời gần như sẽ là giới hạn của nó. Cách duy nhất để nó có thể phát triển lớn hơn nữa là khi có một ngôi sao ở gần bị hố đen hút vào, hoặc có một hố đen khác sáp nhập với nó.
Theo Trung Hiếu/ TGVN
Theo lý thuyết đó, hố đen có thể được hình thành từ cái “chết” của những ngôi sao có khối lượng rất lớn trong giai đoạn cuối của chúng. Sau khi hình thành, hố đen tiếp tục thu hút vật chất từ môi trường xung quanh và khối lượng của nó tăng dần lên theo thời gian.
Hình ảnh mô phỏng một hố đen siêu lớn với khối lượng từ hàng triệu đến hàng tỉ lần so với Mặt Trời (Nguồn NASA) |
Người ta cho rằng những thiên hà xa xôi khác có hố đen ở trung tâm thậm chí còn lớn hơn nữa.
Vậy hố đen có thể phát triển lớn đến cỡ nào? Nghiên cứu mới của trường Đại học Leicester tại Anh cho thấy rằng, các hố đen ở trung tâm của các thiên hà có thể phát triển lớn gấp 50 tỷ lần Mặt Trời trước khi mất đi đĩa khí (dòng khí khổng lồ hình đĩa quay xung quanh hố đen) mà chúng cần có để tự duy trì.
Nhà thiên văn học Andrew King đã dẫn đầu một nhóm nghiên cứu những vùng không gian xung quanh các hố đen siêu lớn, nơi những thứ bị hố đen hút vào tạo thành một dòng khí khổng lồ hình đĩa quay xung quanh hố đen. Ông cho biết, dòng khí này mất dần năng lượng và bị hút dần vào bên trong lỗ đen. Những dòng khí này không ổn định và sẽ bị hố đen nghiền vụn ra, các vật chất trong dòng khí sẽ tạo thành những ngôi sao mới.
Giáo sư King đã tính toán xem một hố đen có thể phát triển lớn đến cỡ nào mà vẫn giữ được đĩa khí ổn định ở bên ngoài nó. Ông kết luận kích cỡ đó sẽ là lớn gấp 50 tỷ lần khối lượng Mặt Trời.
Nghiên cứu cho thấy rằng nếu không có đĩa khí này, các hố đen sẽ ngừng phát triển, có nghĩa là 50 tỷ Mặt Trời gần như sẽ là giới hạn của nó. Cách duy nhất để nó có thể phát triển lớn hơn nữa là khi có một ngôi sao ở gần bị hố đen hút vào, hoặc có một hố đen khác sáp nhập với nó.
Theo Trung Hiếu/ TGVN
10 sự thật kinh ngạc về các hố đen trong vũ trụ (Phần I)
Còn rất nhiều những điều bí ẩn xung quanh những hố đen này mà chúng ta chưa biết, cũng như chưa thể lý giải được.
1. Tổ tiên của chúng ta có thể đã từng thấy hố đen khổng lồ ở trung tâm dải Ngân hà
Khoảng hai triệu năm trước là thời điểm mà hố đen siêu khổng lồ ở trung tâm dải Ngân hà phát ra ánh sáng rực rỡ trong một hiện tượng đặc biệt. Cũng vào thời điểm đó, con người mới chỉ bắt đầu tiến hóa và đứng trên hai chân. Tuy nhiên rất có thể tổ tiên của chúng ta đã được chứng kiện sự kiện có một không hai trên bầu trời Trái đất.
Tuy nhiên vào thời điểm hố đen hoạt động mạnh nhất, nó hút một lượng lớn vật chất xung quanh và tạo thành một địa vật chất bị nung nóng do va chạm với nhau ở miệng hố đen. Khi đó các hạt vật chất năng lượng cao có thể phóng ra ngoài theo hướng vuông góc với miệng hố đen và tạo ra một vụ nổ ánh sáng. Các nhà khoa học đã từng quan sát được hiện tượng này đối với hai hố đen có kích thước nhỏ ngoài dải Ngân hà.
Khi hiện tượng này xảy ra, vụ nổ ánh sáng có thể kéo dài tới hàng nghìn năm và tạo nên một ngôi sao lớn phát sáng trên bầu trời Trái đất. Tuy nhiên hiện nay hố đen Sagittarius A* tại trung tâm dải Ngân hà đang ổn định, do đó có lẽ chúng ta sẽ không bao giờ được chứng kiến màn trình diễn ánh sáng của một hố đen siêu khổng lồ như vậy nữa.
2. Không chỉ có hố đen mới nuốt chửng mọi thứ
Khi lực hấp dẫn của một hố đen nuốt chửng một ngôi sao gần nó, khí và bụi từ ngôi sao sẽ bị cuốn vào hố đen giống như lúc chúng ta xả nước trong bồn vậy. Những đám khí và bụi bị hút vào với tốc độ cao khiến nó nóng lên và phát ra ánh sáng, nó phát ra những chùm tia X mà chúng ta có thể quan sát được.
Ngôi sao neutron có những đặc điểm giống với một hố đen nhưng có khối lượng nhỏ hơn rất nhiều. Nó có thể hút bụi khí từ khoảng cách gần nhưng không có sức mạnh như một hố đen. Sau quá trình này, ngôi sao neutron sẽ bắt đầu nguội lạnh dần và không còn hoạt động nữa.
3. Hố đen siêu nhỏ cũng là những con quái vật tham ăn
Cho đến nay, các nhà khoa học vẫn tin rằng hố đen có kích thước càng lớn thì lực hấp dẫn càng lớn cũng như càng “tham ăn”. Tuy nhiên họ đã phải thay đổi quan niệm này khi phát hiện ra P13, một hố đen có kích thước chỉ bằng 1/15 lần kích thước Mặt Trời, nhưng có khối lượng gấp cả triệu lần.
4. Số lượng các hố đen siêu khổng lồ nhiều hơn những gì chúng ta có thể tưởng tượng
Các hố đen có rất nhiều kích thước khác nhau, có thể chỉ bằng một hành tinh trong hệ Mặt Trời nhưng cũng có thể lớn bằng cả hệ Mặt Trời của chúng ta. Bên cạnh đó có những hố đen siêu khổng lồ rất hiếm gặp, được gọi là ultramassive .
Tuy nhiên kích thước hố đen ở trung tâm của chúng có thể không hề nhỏ chút nào. Các nhà thiên văn học đã phát hiện một hố đen tại trung tâm thiên hà lùn được gọi là M60-UCD1, với khối lượng bằng 2 triệu lần khối lượng Mặt Trời và nó thực sự là một con quái vật.
Dựa trên những phát hiện này, một số nhà khoa học tin rằng các thiên hà lùn là một phần của các thiên hà lớn hơn, bị xé nhỏ ra khi các thiên hà va chạm với nhau. Tuy nhiên họ chưa giải thích được sự tồn tại của những hố đen khổng lồ tại trung tâm những thiên hà nhỏ này. Bên cạnh đó các nhà khoa học cũng dự đoán số lượng các hố đen như vậy tương ứng với số lượng các thiên hà lùn tồn tại sẽ là rất lớn.
5. Một hố đen làm sao để lớn?
Một hố đen bắt đầu khi ngôi sao có khối lượng đủ lớn sụp đổ vào chính tâm của chúng, tuy nhiên khối lượng ban đầu này chỉ vào khoảng 10 lần khối lượng Mặt Trời. Trong khi đó các hố đen nhỏ nhất hiện nay cũng có khối lượng gấp hàng nghìn lần khối lượng Mặt Trời.
Trong khi đó, theo tính toán của các nhà khoa học thì vào khoảng thời gian đầu các hố đen có thể tăng từ 10 lần khối lượng Mặt Trời lên 10.000 lần khối lượng Mặt Trời chỉ trong 10 triệu năm. Do đó mà nếu chỉ hấp thụ vật chất từ đĩa bồi đắp là không thể nhanh như vậy. Khiên cho các nhà khoa học đặt ra giả thuyết rằng các hố đen không chỉ đứng yên một chỗ mà chúng di chuyển để săn mồi.
Các nhà khoa học tin rằng một hố đen trẻ mới hình thành có hoạt động rất mạnh và nó cũng có quỹ đạo riêng của mình. Chúng di chuyển trong vũ trụ và hấp thụ vật chất từ các ngôi sao mới một cách nhanh chóng. Sau đó chúng sẽ bắt đầu hoạt động chậm lại và theo như tính toán thì giới hạn của một hố đen là 1 tỷ lần khối lượng Mặt Trời. Nhưng hố đen siêu khổng lồ tại trung tâm dải Ngân hà cũng chỉ mới ở mức 4 triệu lần khối lượng Mặt Trời.
Theo listverse
10 sự thật kinh ngạc về hố đen trong vũ trụ (Phần II)
Trong phần tiếp theo này chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu những điều bí ẩn thú vị khác xung quanh các hố đen trong vũ trụ.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, trong những thiên hà lâu đời thì một hố đen khổng lồ có thể ngăn cản sự hình thành của những ngôi sao trẻ. Những ngôi sao trẻ trong quá trình bắt đầu hình thành sẽ hút những dòng bụi khí trong vũ trụ vào trung tâm của nó với vận tốc rất lớn. Sau đó sẽ có một quá trình nguội lạnh và dòng bụi khí này được ngưng tụ để tạo thành một ngôi sao mới.
Theo như những kết quả nghiên cứu khác, các nhà khoa học cho rằng đây có thể là kết quả của một vụ va chạm giữa hai hố đen tại trung tâm của hai dải thiên hà khác nhau. Vụ va chạm đã tạo ra một vụ nổ lớn khiến cho các dòng khí bụi tồn tại trong thiên hà bị văng ra rất xa, khiến cho sau đó nó không còn nguyên liệu để hình thành những ngôi sao mới. Bên cạnh đó cũng có nhiều ý kiến cho rằng lực hấp dẫn rất lớn của hố đen khiến cho dòng bụi khí không thể tập trung để hình thành những ngôi sao (trong những thiên hà có kích thước nhỏ).
7. Khối lượng hố đen lớn hơn rất nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ
Các nhà khoa học tin rằng khối lượng của các hố đen khổng lồ tại trung tâm các thiên hà có khối lượng lớn hơn rất nhiều so với những tính toán trước đây, có thể lớn hơn gấp 40%. Thông qua việc quan sát và nghiên cứu hố đen được mệnh danh là “Eye of Sauron”, các nhà khoa học càng khẳng định được niềm tin trên.
Tuy nhiên với một kỹ thuật hoàn toàn mới, các nhà khoa học đã có thể đo chính xác tới 95% khoảng cách từ Trái đất đến hố đen Eye of Sauron là khoảng 62 triệu năm ánh sáng. Nhờ kỹ thuật mới này đã giúp họ tính toán khối lượng của hố đen một cách chính xác hơn và theo như kết quả thu được thì con số đó lớn hơn gấp nhiều lần những gì chúng ta vẫn tin trước đó.
8. Bản chất lực hấp dẫn của hố đen
Cho đến nay, nhiều nhà khoa học vẫn tin rằng lực hấp dẫn không-thời gian là ổn định và không thể hỗn loạn. Tuy nhiên theo một nghiên cứu mới đây của 3 nhà khoa học Canada thì trường hấp dẫn có tính chất giống như chất lỏng. Nó là hỗn loạn, giống như một xoáy nước.
Tuy nhiên đây mới chỉ là lý thuyết, các nhà khoa học vẫn còn phải tiến hành thêm nhiều nghiên cứu, có thể là thử nghiệm thực tế bằng phương pháp dò sóng hấp dẫn. Giống như việc đo gió trong những cơn bão, bằng cách gửi những tàu thám hiểm tiếp cận hố đen. Mặc dù vậy khoảng cách từ Trái đất đến các hố đen là rất xa, do đó sẽ còn rất lâu nữa chúng ta mới có thể khám phá hết những điều bí ẩn xung quanh hố đen.
9. Sự mất tích bí ẩn của các sao xung Pulsar
Sao Pulsar là những ngôi sao neutron tàn dư còn lại của những ngôi sao sao khi chết. Chúng có đặc điểm là tốc độ quay rất cao và phát ra bức xạ rất mạnh khiến chúng phát sáng như những ngọn hải đăng trong vũ trụ. Với số lượng ngôi sao đã chết rất nhiều tại trung tâm dải Ngân hà, các nhà khoa học dự tính phải có khoảng 50 Pulsar có thể quan sát được, tuy nhiên trên thực tế họ mới chỉ quan sát được một Pulsar trong dải Ngân hà.
Chính vì vậy mà chúng ta không thể quan sát được các sao Pulsar này. Tuy nhiên không chỉ dừng lại ở đó, việc hút vật chất tối vào các ngôi sao Pulsar khiến cho khối lượng của chúng tăng lên gấp nhiều lần, đủ để hình thành nên một hố đen. Trong khi đó lượng vật chất tối tại trung tâm Ngân hà là rất dồi dào, có thể góp phần tạo nên nhiều hố đen mới.
10. Vũ trụ có thể được tạo ra từ một hố đen 4 chiều
Chúng ta vẫn đặt ra giả thuyết vũ trụ được hình thành từ một điểm kỳ dị với khối lượng vô cùng lớn bởi vụ nổ Big Bang, tuy nhiên các nhà khoa học chưa thể giải thích điểm kỳ dị này ở đâu ra. 3 nhà nghiên cứu tại Viện Perimeter đã đưa ra một giả thuyết mới để giải thích điều này.
Do đó hố đen này phải có chân trời sự kiện 3D (3 chiều), đồng nghĩa với nó phải là một hố đen 4D. Trong khi đó vũ trụ hiện tại của chúng ta chỉ là vũ trụ 3 chiều, chúng ta vẫn chưa có kiến thức nào về chiều không gian thứ 4 này. Mặc dù vậy các nhà khoa học tỏ ra rất lạc quan với giả thuyết này, đơn giản vì nó vẫn còn bí ẩn mà có thể đến một lúc nào đó các nhà khoa học có thể lý giải.
Theo Listverse
Điều gì xảy ra khi lỗ đen chết?
Một
giả thuyết mới cho rằng, một lỗ đen có thể chết bằng cách biến thành
"lỗ trắng", vốn theo lý thuyết hành xử hoàn toàn trái ngược với lỗ đen.
Giả
thuyết mới về cách chết của lỗ đen dựa vào thuyết lược tử suy đoán về
lực hấp dẫn. Các nhà khoa học tin rằng, nó có thể giúp phân định cuộc
tranh luận lớn về việc liệu các lỗ đen có hủy hoại những thứ chúng đã
hấp thu.
Theo giả thuyết, thay vì hút tất cả
vật chất vào bên trong, một lỗ trắng được cho là phun trào mọi thứ ra
ngoài. Nói một cách khác, lỗ trắng sẽ thải loại mạnh mẽ mọi vật chất mà
lỗ đen đã "nuốt chửng".
Các nhà nghiên cứu nhận
định, "sự chuyển biến từ lỗ đen thành lỗ trắng sẽ diễn ra ngay sau sự
hình thành ban đầu của lỗ đen, nhưng do lực hấp dẫn làm giãn nở thời
gian, những quan sát viên bên ngoài sẽ nhìn thấy lỗ đen kéo dài hàng tỉ
hoặc thậm chí hàng ngàn tỉ năm hay lâu hơn nữa, phụ thuộc vào kích cỡ
của nó".
Các nhà nghiên cứu tin rằng, lỗ đen khi chết sẽ biến thành lỗ trắng, thải loại mạnh mẽ mọi vật chất mà lỗ đen đã "nuốt chửng". (Ảnh: Getty Images) |
Nếu các tác giả nghiên cứu mới là đúng,
các lỗ đen tí hon hình thành trong giai đoạn sơ khai của vũ trụ hiện có
lẽ đang sẵn sàng "thình lình vọt ra như pháo" và có thể được nhìn thấy
như các tia vũ trụ năng lượng cao hoặc bức xạ khác.
Thuyết
tương đối của Albert Einstein từng nêu, khi một ngôi sao hấp hối sụp
đổ, nó sẽ tiến tới một thời điểm không thể đảo ngược sự sụp đổ. Tại thời
điểm đó, ngôi sao chết trở thành một lỗ đen, hút ánh sáng và bất kỳ thứ
gì tồn tại trong vùng vũ trụ lân cận.
Biết về tốc độ quay của các lỗ đen nhanh và chậm tới mức nào có thể hé lộ về sự phát triển của chúng.
Mặc
dù các lỗ đen rất khó khám phá, nhưng vùng bao quanh chúng lại phát tỏa
các tia X báo hiệu. Sử dụng kính viễn vọng NuStar mới của Cơ quan hàng
không vũ trụ Mỹ và thiết bị XMM-Newton của Cơ quan vũ trụ châu Âu
(ESA), một nhóm chuyên gia quốc tế đã quan sát được những tia X năng
lượng cao, phát tỏa từ một lỗ đen siêu lớn ở giữa một thiên hà lân cận,
cách chúng ta 60 triệu năm ánh sáng. Từ đó, họ tính toán được tốc độ
quay của lỗ đen này gần bằng tốc độ của ánh sáng 1,078 tỉ km/h.
Tuy
nhiên, giới thiên văn học vẫn chưa rõ, lỗ đen siêu lớn ở trung tâm dải
Ngân hà của chúng ta đang quay nhanh tới mức độ nào. Điều này là vì nó
không hoạt động tích cực như lỗ đen quan sát được ở thiên hà lân cận.
VietNamNet
Giả thuyết về hố đen vũ trụ không hề tồn tại
TVD
2 năm trước
Các chuyên gia đã đưa ra những bằng chứng toán học để bảo vệ ý kiến về hố đen của mình.
Tuy nhiên, một nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học thuộc UNC-Chapel Hill chỉ ra rằng, hố đen không tồn tại. Các chuyên gia còn đưa ra những bằng chứng toán học để bảo vệ ý kiến của mình cũng như thuyết phục các nhà vật lý buộc phải loại bỏ lý thuyết của họ về cách thức vũ trụ bắt đầu.
Nhà vật lý nổi tiếng Stephen Hawking còn đưa ra giả thuyết về một ranh giới chuyển tiếp hay chân trời nhìn thấy được, hoạt động tuân thủ theo các hiệu ứng lượng tử.
Năm 1974, Hawking sử dụng cơ học lượng tử để chứng minh lỗ đen phát ra bức xạ. Giả sử có một phi hành gia vũ trụ rơi vào hố đen thì anh ta sẽ ngay lập tức bị thiêu rụi bởi "bức tường lửa" do bức xạ cường độ cao tạo ra và đương nhiên, không bao giờ thoát ra được khỏi đó.
Mersini-Houghton - người đứng đầu nghiên cứu lần này đưa ra một kịch bản hoàn toàn mới. Cô và Hawking đồng ý rằng, một ngôi sao sẽ bị sụp đổ dưới lực hấp dẫn riêng nhưng Mersini-Houghton chỉ ra, với lượng bức xạ này, các ngôi sao sẽ cùng rụng hàng loạt. Và do đó, hố đen sẽ không thể tồn tại.
Nhiều nhà vật lý, thiên văn học đang cố gắng để kết hợp hai lý thuyết - lý thuyết hấp dẫn của Einstein và cơ học lượng tử nhưng qua nhiều thập kỷ, những kịch bản này vẫn chưa đủ thỏa mãn các thắc mắc về vũ trụ của các nhà khoa học.
Các nhà khoa học tin rằng sẽ vẫn còn nhiều lắm những nghiên cứu được đưa ra để thảo luận về vấn đề hố đen trong vũ trụ này.
Theo MASK online
Đăng ký:
Đăng Nhận xét (Atom)
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét