Nhân loại vừa ‘tóm được’ luồng ánh sáng bí ẩn và mạnh nhất truyền từ vũ trụ
Sự kiện bùng phát tia gamma ( GRB), dạng bùng nổ điện từ phóng thích năng lượng mạnh nhất trên toàn vũ trụ, vừa được các kính viễn vọng trái đất ghi nhận hôm 9.10.
Mô phỏng một đợt bùng nổ tia gamma NASA, ESA
Vào thập niên 1960, các vệ tinh quân sự Mỹ tình cờ phát hiện những luồng ánh sáng phóng thích năng lượng vô cùng mạnh mẽ đến từ vũ trụ. Họ gọi là các đợt bùng nổ tia gamma (GRB).
Đây là hiện tượng nhiều khả năng sản sinh trong quá trình các ngôi sao khổng lồ kết thúc cuộc đời bằng một vụ nổ kinh thiên động địa và chuyển thành hố đen. Hoặc GRB cũng có thể ra đời khi các sao neutron va chạm với nhau.
Trong vòng vài giây, những vụ nổ này phóng thích năng lượng tương đương với mặt trời tạo ra trong suốt 10 tỉ năm đời sống, theo Space.com hôm 14.10.
Được đặt tên GRB221009A, luồng ánh sáng được phát hiện hôm 9.10 là đợt bùng phát năng lượng mạnh nhất từ trước đến nay, phóng thích 18 teraelectronvolt năng lượng. Các nhà khoa học vẫn đang phân tích những số đo, nhưng nếu được xác nhận, đây là vụ nổ GRB đầu tiên vượt ngưỡng 10 teraelectronvolt.
Video đang HOT
Bên cạnh đó, kết quả đo đạc cho thấy luồng ánh sáng trên truyền đến trái đất từ địa điểm cách địa cầu khoảng 2,4 tỉ năm ánh sáng. Đây cũng là sự kiện GRB phát hiện gần trái đất nhất từ trước đến nay, gần gấp 20 lần so với các sự kiện GRB khác.
Dù GRB221009A vẫn nằm trong khoảng cách an toàn đối với trái đất, một sự kiện gần hơn, chẳng hạn cách vài ngàn năm ánh sáng, có thể tước bỏ tầng ozone bảo vệ địa cầu và kích hoạt cơ chế hủy diệt hàng loạt trên bề mặt hành tinh của chúng ta.
Trên thực tế, các nhà khoa học cho rằng một trong những sự kiện tuyệt chủng hàng loạt lớn nhất trong lịch sử trái đất, diễn ra khoảng 450 triệu năm trước, có thể xuất phát từ vụ nổ GRB ở khoảng cách gần, theo Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA).
Cái chết của các hố đen
Dù đến nay vẫn chưa ai dám khẳng định hố đen sẽ biến mất như thế nào, các nhà nghiên cứu mới đây cho rằng hố đen có lẽ kết thúc vận mệnh khác với suy đoán trước đây của giới thiên văn học.
Mô phỏng đồ họa về một siêu hố đen ESO/M. KORNMESSER
Kể từ khi nhà vật lý - lý thuyết người Anh Stephen Hawking phát hiện hố đen xảy ra hiện tượng "bốc hơi", giới chuyên gia mới biết được hố đen cũng có thể tan biến trong vũ trụ. Tuy nhiên, sự hiểu biết của nhân loại về lực hấp dẫn và cơ lượng tử vẫn chưa đủ để mô tả thời khắc cuối cùng của một hố đen.
Giờ đây, nghiên cứu mới đã đưa ra giả thuyết mới về cái chết có thể của hố đen, theo trang Space.com.
Tầm quan trọng của lý thuyết Hawking
Vào thập niên 1970, giáo sư Hawking vận dụng ngôn ngữ của cơ lượng tử để tìm hiểu chuyện gì xảy ra gần ranh giới của hố đen, còn gọi là chân trời sự kiện. Trong đó, chân trời sự kiện là ranh giới mà vận tốc thoát của hố đen lớn hơn vận tốc ánh sáng. Đây là mặt ranh giới ảo với kích thước hạn chế bao quanh hố đen. Tại đây, bất kỳ dạng vật chất nào khi rơi vào đều sẽ biến mất vĩnh viễn khỏi vũ trụ.
Trong quá trình phân tích, ông phát hiện sự tương tác kỳ lạ giữa các trường lượng tử của vũ trụ và ranh giới một chiều của chân trời sự kiện cho phép năng lượng mở ra một con đường có thể thoát khỏi hố đen. Năng lượng này tồn tại dưới dạng một luồng bức xạ di chuyển chậm nhưng ổn định, và những hạt này được đặt tên bức xạ Hawking. Hay nói cách khác, bức xạ Hawking là bức xạ của vật thể đen được dự đoán thoát khỏi hố đen do hiệu ứng lượng tử gần chân trời sự kiện.
Với năng lượng thất thoát dần, theo thời gian hố đen mất đi khối lượng và co lại. Đến thời điểm nó biến mất khỏi vũ trụ. Và các chuyên gia đang nỗ lực tìm hiểu chuyện gì xảy ra vào thời điểm cáo chung của hố đen.
Các nhà nghiên cứu tìm cách lý giải cái chết của hố đen PHYS.ORG
Giả thuyết về thời khắc tử vong
Khi bốc hơi, hố đen cứ nhỏ dần và chân trời sự kiện bị kéo sát điểm kỳ dị. Vào những thời khắc cuối cùng của đời sống một hố đen, lực hấp dẫn mạnh đến đỉnh điểm, trong khi hố đen chỉ còn lại ở kích thước quá nhỏ. Với kiến thức bị giới hạn, giới chuyên gia vẫn chưa thể mô tả chi tiết về thời khắc tử vong của hố đen. Vì thế, các nhà vật lý thiên văn đang nỗ lực xây dựng một giả thuyết khả dĩ hơn về lực hấp dẫn để có thể giải quyết vấn đề trên.
Hiện có nhiều ứng viên cho thuyết hấp dẫn lượng tử, với lý thuyết dây (string theory) được cho có sức thuyết phục nhất tính đến thời điểm hiện tại. Lý thuyết dây là một thuyết hấp dẫn lượng tử, được xây dựng với mục đích thống nhất tất cả các hạt cơ bản cùng các lực cơ bản của tự nhiên, ngay cả lực hấp dẫn. Các nhà vật lý - lý thuyết hiện đại kỳ vọng lý thuyết này có thể tìm ra lời giải cho những câu hỏi như hiệu ứng lượng tử tại các hố đen, cũng như tại các điểm kỳ dị.
Gần đây, một đội ngũ nghiên cứu đã trình bày lý thuyết gọi là lực hấp dẫn Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet, với hy vọng có thể điều tra những giai đoạn cuối cùng của các hố đen. Dù vấp phải hạn chế, lý thuyết mới vẫn cho phép nhóm chuyên gia hình dung được điều gì có thể xảy ra cho hố đen vào thời điểm tử vong.
Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của lực hấp dẫn Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet là các hố đen có khối lượng tối thiểu. Từ đó, các nhà nghiên cứu có thể phân tích chuyện gì xảy ra khi một hố đen bị bốc hơi và thu nhỏ đến ngưỡng tối thiểu.
Tùy vào quá trình tiến hóa của các hố đen, hố đen có thể bị thu nhỏ đến mức chỉ còn ở hình dạng một hạt vi mô. Hạt vi mô này lại không có chân trời sự kiện, nên theo lý thuyết con người có thể điều khiển phi thường đến tận nơi và thu thập hạt này.
Một khả năng khác là hố đen đạt đến mức khối lượng tối thiểu, mất đi chân trời sự kiện nhưng vẫn duy trì được điểm kỳ dị. Đây là dạng không thể tồn tại dựa trên thuyết tương đối rộng, nhưng nếu có thật, hiện tượng này có thể mở ra hướng nghiên cứu mới cho lĩnh vực hấp dẫn lượng tử.
Các nỗ lực nghiên cứu về đề tài này hiện tiếp tục thu hút sự tham gia của nhiều nhà vật lý lý thuyết trên thế giới.
Vũ trụ có bao nhiêu hố đen? Sau nhiều năm nỗ lực, cuối cùng giới thiên văn học tính toán được ngoài kia có khoảng 40 tỉ tỉ hố đen, nhưng chúng chỉ chiếm 1% trong tổng số vật chất thường của vũ trụ bao la. Mô phỏng hố đen đang phun các cột vật chất và năng lượng khổng lồ NRAO/AUI/NSF Có bao nhiêu hố đen trong vũ trụ?...