Sóng hấp dẫn – Cánh cửa giải đáp bí mật của vũ trụ

Trong cuộc họp báo mới kết thúc vào rạng sáng ngày 12-2-2016 (giờ Việt Nam) tại thủ đô Washington DC (Mỹ), các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ California (CIT), Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và tổ chức khoa học LIGO Scientific Collaboration công bố, phát hiện sóng hấp dẫn từ vụ hai lỗ đen va chạm và sáp nhập vào nhau ở vị trí cách trái đất 1,3 tỉ năm ánh sáng.

Chính thức phát hiện sóng hấp dẫn

Tại cuộc họp báo, các nhà khoa học khẳng định, đã tìm thấy khoảng không gian, thời gian bị uốn cong do sự va chạm giữa hai hố đen khổng lồ, có khối lượng lớn gấp 29-36 lần Mặt trời, cách trái đất 1,3 tỉ năm ánh sáng.

Vùng không gian, thời gian bị uốn cong đó chính là sóng hấp dẫn, loại sóng được thiên tài Albert Einstein dự đoán trong Thuyết tương đối từ năm 1915. Phát hiện này cũng đồng thời tái khẳng định thuyết Big bang, giả thuyết vũ trụ được hình thành sau một vụ nổ khổng lồ, là đúng sự thật.

Mô hình miêu tả quá trình đụng độ và hợp nhất giữa 2 hố đen, tạo ra sóng hấp dẫn như Albert Einstein từng dự đoán – Ảnh: NASA/Reuters

Theo Thuyết tương đối của Einstein, hai hố đen xoay quanh nhau sẽ mất dần năng lượng qua sự giải phóng của sóng hấp dẫn, khiến chúng tiến lại gần nhau với tốc độ nhanh dần. Trong một tích tắc rất nhanh, hàng tỉ tỉ tấn vật chất được phân phối lại, và một lỗ đen mới được sản sinh.

Còn theo tính toán của các nhà khoa học, trong 1/5 giây cuối cùng của vụ va chạm, lỗ đen mới sản sinh ra khối năng lượng gấp 50 lần tổng năng lượng của toàn bộ phần còn lại của vũ trụ (dưới các dạng ánh sáng, sóng từ trường, X-ray,…). Và hai đài quan sát LIGO (Đài quan trắc Sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser) tại Washington và Louisiana (Mỹ) đã xác định được các tín hiệu về sóng hấp dẫn trong khoảnh khắc cuối cùng này.

Sóng hấp dẫn không tương tác với vật chất nên chúng không bị cản trở khi di chuyển quanh vũ trụ (Ảnh minh họa: Dailygalaxy.com)

Làn sóng hấp dẫn cực mạnh sau đó lan rộng ra khắp toàn vũ trụ, làm biến dạng không gian, thời gian trước khi “chạm” đến Trái đất 1,3 tỉ năm sau đó. Các nhà khoa học thậm chí còn có thể chuyển các tín hiệu thành sóng âm thanh, và họ khẳng định, đã thực sự nghe được tiếng va chạm của hai lỗ đen vũ trụ khổng lồ.

Nhà vật lý MIT Matthew Evans mô tả: “Chúng tôi nhận được tín hiệu bắn tới trái đất, chúng tôi đưa nó vào loa và nghe thấy tiếng hai lỗ đen đụng nhau”.

Và phải nhiều tuần sau khi thu được tín hiệu sóng hấp dẫn, nhóm nghiên cứu mới đủ tự tin khẳng định, đó chính là sóng hấp dẫn. “Chúng tôi thực hiện hàng loạt cuộc kiểm tra để xác định khám phá này”, nhà khoa học MIT David Shoemaker, người đứng đầu dự án LIGO cho biết.

Giả thuyết của Albert Einstein về sóng hấp dẫn

Các tài liệu của Einstein về sóng hấp dẫn do ông tiên đoán 100 năm trước (Ảnh: Reuters)

Albert Einstein từng tiên đoán về sóng hấp dẫn thuyết tương đối cách đây một thế kỷ. Theo giả thuyết này, không gian và thời gian quyện lại với nhau thành một thể là “ không thời gian” (spacetime) – tạo ra chiều thứ tư trong vũ trụ, bên cạnh khái niệm không gian 3 chiều chúng ta có trước kia.

Einstein phỏng đoán rằng, vật chất uốn bẻ không thời gian thông qua lực hấp dẫn. Một ví dụ phổ biến là coi không thời gian như tấm bạt nhún, còn vật chất là quả bóng được đặt trên nó. Các vật thể trên bề mặt tấm bạt nhún thường có xu thế “rơi” về phía trung tâm, tượng trưng cho lực hấp dẫn.

Khi các khối vật chất tăng tốc, như khi hai lỗ đen lao vào nhau và tạo ra các sóng dọc theo các không thời gian uốn quanh xung quan chúng, hệt như các gợn sóng trên mặt hồ. Các sóng này di chuyển với tốc độ ánh sáng trong vũ trụ.

Sóng hấp dẫn không tương tác với vật chất nên chúng không bị cản trở khi di chuyển quanh vũ trụ và kích cỡ các khối vật chất càng lớn thì sóng sẽ càng mạnh hơn và dễ phát hiện hơn.

Năm 1974, các bằng chứng gián tiếp chứng minh sự tồn tại của sóng hấp dẫn được tìm thấy thông qua nghiên cứu sao neutron và sao xung (pulsar). Đến năm 1993, hai nhà khoa học Russell Hulse và Joseph Taylor đã đoạt giải Nobel vật lý nhờ nghiên cứu này.

Năm 2014, các nhà thiên văn Mỹ từng thông báo họ xác định được sóng hấp dẫn qua kính thiên văn BICEP2 đặt tại Nam Cực. Nhưng sau đó, họ thừa nhận rằng họ đã nhầm lẫn.

Và đến ngày 11-2-2016, các nhà khoa học đã chính thức tuyên bố, phát hiện ra sóng hấp dẫn từ hai lỗ đen va chạm và sáp nhập vào nhau ở vị trí cách trái đất 1,3 tỉ năm ánh sáng.

Sóng hấp dẫn sẽ giải đáp những bí ẩn trong vũ trụ

Các nhà khoa học cho biết, việc phát hiện sóng hấp dẫn sẽ mở cánh cửa mới để quan sát vũ trụ và tìm hiểu về các vật thể bí ẩn như lỗ đen và sao neutron (ngôi sao hình thành sau vụ nổ siêu tân tinh, có kích thước bé nhưng khối lượng cực lớn). Thông qua nghiên cứu sóng hấp dẫn, các nhà khoa học cũng sẽ có thể thấu hiểu được bản chất của vũ trụ thời kỳ mới khai sinh sau Vụ nổ lớn (Big Bang).

Theo ANTD