Nghiên cứu: Hố đen có ‘vùng lao xuống’ đúng như Einstein dự đoán

Nghiên cứu mới đã chứng minh có một khu vực ở rìa hố đen nơi vật chất không thể ở trên quỹ đạo được nữa mà thay vào đó sẽ rơi xuống, đúng như lý thuyết hấp dẫn mà Albert Einstein dự đoán.

Nghiên cứu được công bố hôm 16/5 trên tạp chí Monthly Notices của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia (Vương quốc Anh). Theo đó, nhóm nhà thiên văn học sử dụng kính thiên văn có khả năng phát hiện tia X và lần đầu tiên quan sát được khu vực này – được gọi là “vùng lao xuống” – ở một hố đen cách Trái đất khoảng 10.000 năm ánh sáng.

Hố đen này nằm trong một hệ thống có tên MAXI J1820 070, được tạo thành từ chính nó và một ngôi sao nhỏ hơn mặt trời, ước tính có khối lượng gấp 7 đến 8 lần khối lượng mặt trời. Các nhà thiên văn học đã sử dụng kính thiên văn NuSTAR và NICER trên không gian của NASA để thu thập dữ liệu và tìm hiểu xem plasma từ ngôi sao bị hút vào hố đen như thế nào.

Minh họa lỗ đen hút vật chất từ một ngôi sao đồng hành. Ảnh: NASA

Nhà khoa học nghiên cứu Andrew Mummery, tác giả chính của nghiên cứu, mô tả: “Xung quanh hố đen có những đĩa vật chất lớn quay quanh (từ các ngôi sao gần đó), hầu hết đều ổn định. Hố đen giống như một dòng sông, trong khi vùng lao xuống giống như rìa thác nước”. Ông nói thêm và lưu ý rằng mặc dù “dòng sông” đã được quan sát rộng rãi nhưng đây là bằng chứng đầu tiên về “thác nước”.

Mummery giải thích, trong khi tâm hố đen không để bất cứ thứ gì thoát ra, kể cả ánh sáng và bức xạ, thì ở “vùng lao xuống” ánh sáng vẫn có thể thoát ra, nhưng nhưng vật chất sẽ bị tiêu diệt bởi lực hấp dẫn cực mạnh.

Phát hiện mới của nghiên cứu có thể giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về sự hình thành và tiến hóa của hố đen. Mummery nói: “Chúng tôi thực sự có thể tìm hiểu về chúng bằng cách nghiên cứu khu vực này, vì nó nằm ngay rìa nên nó cung cấp nhiều thông tin nhất”. Tuy nhiên, một điều còn thiếu trong nghiên cứu là hình ảnh thực tế của hố đen vì nó quá nhỏ và quá xa.

Theo giáo sư thiên văn học Christopher Reynolds tại Đại học Maryland, việc tìm ra bằng chứng thực tế cho “vùng lao xuống” là bước quan trọng cho phép cải tiến đáng kể các mô hình về cách vật chất vận hành xung quanh hố đen. Ví dụ, nó có thể được sử dụng để đo tốc độ quay của hố đen.

Đây không phải lần đầu tiên thuyết tương đối rộng của Einstein năm 1915 được xác nhận qua những phát hiện mới về hố đen. Trước đây vào năm 2019, bức ảnh đầu tiên về hố đen đã củng cố dự đoán của nhà vật lý rằng lực hấp dẫn chỉ là vật chất làm cong kết cấu không gian – thời gian. Nhiều dự đoán khác của Einstein được xác minh qua nhiều năm, trong số đó có sóng hấp dẫn và giới hạn tốc độ vũ trụ.