Vùng đen trong vũ trụ đáng sợ đến mức nào?
Vùng đen, hiện tượng bí ẩn và đáng sợ này luôn là cơn ác mộng đối với các phi hành gia. Vậy chính xác thì vùng đen là gì? Tại sao nó lại đáng sợ như vậy?
Không gian chắc chắn là một trong những cõi tuyệt vời nhất và được khám phá rộng rãi nhất ngoài Trái Đất. Tuy nhiên, mọi chuyện không phải lúc nào cũng thuận buồm xuôi gió trong việc khám phá không gian và nơi ở của con người. Khu vực rào cản đen trong sự trở lại của Thần Châu 15 (một chuyến bay vũ trụ của Trung Quốc được phóng vào ngày 29 tháng 11 năm 2022) đã cho chúng ta hiểu biết mới về môi trường không thể duy trì sự sống trong không gian. Những đặc tính đặc biệt của vùng đen đã giúp con người hiểu sâu hơn về sự nguy hiểm của không gian.
Khám phá không gian luôn là giấc mơ và ranh giới khám phá của con người, và vùng đen, như một sự tồn tại bí ẩn và nguy hiểm trong không gian, đã có nhiều tác động đến các phi hành gia. Vùng đen là một vùng trong vũ trụ sâu thẳm, nơi ánh sáng từ các ngôi sao bị chặn bởi bụi và khí giữa các vì sao, khiến vùng này trở nên tối tăm. Môi trường và thời tiết xấu ở vùng đen sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sinh lý, tâm lý của các phi hành gia.
Trong khu vực rào cản đen (hay vùng đen), ánh sáng Mặt Trời và nhiệt không thể xuyên qua dẫn đến nhiệt độ cực thấp không thể duy trì sự sống. Nhiệt độ ở đây khắc nghiệt hơn những vùng lạnh hơn trên Trái Đất. Trong điều kiện bình thường, cơ thể con người cần một nhiệt độ nhất định để duy trì các phản ứng sinh hóa và chức năng của các cơ quan trong cơ thể. Tuy nhiên, trong vùng đen, các phản ứng sinh hóa này sẽ chậm lại, thậm chí dừng lại do nhiệt độ giảm xuống. Các tế bào và mô của cơ thể con người cũng sẽ bị tổn thương nhanh chóng khi nhiệt độ quá thấp.
Đồng thời, trong vùng đen còn có những yếu tố nguy hiểm khác. Việc thiếu hơi ấm và bức xạ trong không gian dẫn đến liều lượng bức xạ cao đối với cơ thể con người. Tác động của bức xạ không gian lên cơ thể con người rất khủng khiếp, nó có thể làm tổn thương DNA của tế bào, gây đột biến tế bào và gây ung thư. Ngoài ra, vùng đen thiếu khả năng bảo vệ khí quyển, khiến các phi hành gia dễ bị bắn phá trực tiếp từ gió mặt trời và các hạt năng lượng cao, gây ra mối đe dọa lớn cho cơ thể và sức khỏe của họ.
Nhiệt độ trong vùng đen cực thấp sẽ gây ra mối đe dọa nhất định đối với sức khỏe sinh lý của các phi hành gia. Trong vùng đen, nhiệt độ sẽ giảm mạnh do bóng tối của không gian giữa các vì sao và hiệu ứng tản nhiệt không đủ. Phi hành gia tiếp xúc với môi trường nhiệt độ thấp dễ dẫn đến tình trạng hạ thân nhiệt, gây hạ thân nhiệt, có thể gây ra các triệu chứng như chức năng cơ thể chậm lại, nhịp tim giảm, huyết áp giảm, cứng cơ,… Trong trường hợp nghiêm trọng, thậm chí có thể nguy hiểm đến tính mạng.
Môi trường không gian trong vùng đen là một thách thức lớn đối với việc khám phá không gian và sự sống còn của các phi hành gia. Trong các sứ mệnh không gian, bộ đồ du hành vũ trụ là tuyến phòng thủ cuối cùng cho sự sống còn của các phi hành gia. Nó cung cấp hơi ấm và nguồn cung cấp khí đốt, bảo vệ các phi hành gia khỏi nhiệt độ khắc nghiệt và áp suất thấp. Đồng thời, bộ đồ du hành vũ trụ còn có thể giảm thiểu thiệt hại do bức xạ thông qua một chiếc mặt nạ được phủ đặc biệt.
Video đang HOT
Nhân loại cũng đã bắt đầu nghiên cứu cách thích nghi với môi trường của vùng đen bằng cách điều chỉnh hệ thống sống. Dù nhiệt độ và bức xạ không thể thay đổi nhưng các nhà khoa học có thể tìm cách thích nghi với môi trường vùng đen thông qua nghiên cứu sinh học và y học. Ví dụ, thông qua kỹ thuật di truyền, gen của con người có thể được sửa đổi để làm cho cơ thể con người có khả năng chống lại sự hư hại do nhiệt độ và bức xạ. Loại nghiên cứu chuyên sâu này sẽ mang lại nhiều cơ hội hơn cho con người đi vào vũ trụ.
Sự biến dạng của ánh sáng có thể gây khó chịu cho thị giác của các phi hành gia và dẫn đến nhận thức thị giác không chính xác. Đồng thời, các phi hành gia cũng dễ gặp các vấn đề như mệt mỏi, mỏi thị giác khi tiếp xúc với sự thay đổi ánh sáng thường xuyên trong vùng đen trong thời gian dài, từ đó ảnh hưởng đến khả năng làm việc và phán đoán của họ.
Những thay đổi mạnh mẽ về ánh sáng ở khu vực vùng đen cũng sẽ ảnh hưởng đến nhận thức thị giác và tình trạng tâm lý của các phi hành gia. Trong vùng đen, do ánh sáng của ngôi sao bị chặn bởi bụi và khí giữa các vì sao, sự khúc xạ của ánh sáng sao sẽ khiến ánh sáng bị bẻ cong và tán xạ trong không gian, điều này sẽ gây ra những thay đổi mạnh mẽ về ánh sáng mà các phi hành gia trải qua trong vùng đen.
Do ánh sáng không ổn định ở vùng đen, các phi hành gia dễ bị ảo giác khi tiếp xúc với bóng tối trong thời gian dài, nghĩ rằng họ đang nhìn thấy những cảnh tượng không tồn tại. Những ảo giác này sẽ làm tăng thêm căng thẳng và khối lượng công việc của các phi hành gia, đồng thời gây khó khăn cho việc hoàn thành sứ mệnh thành công.
Môi trường trong vùng đen có thể gây suy nhược tinh thần, ảo giác và các vấn đề tâm lý khác cho các phi hành gia. Vùng đen là một lãnh thổ chưa được khám phá và chưa được biết đến, phẩm chất tâm lý của các phi hành gia cần phải đối mặt với sự bất ổn và cô lập của môi trường không gian. Trong các sứ mệnh không gian dài ngày, các phi hành gia có thể cảm thấy cô đơn, lo lắng và sợ hãi, và những phản ứng cảm xúc này có thể làm tăng độ nhạy cảm với các vùng mất điện và làm trầm trọng thêm ảo giác.
Trong hoạt động khám phá không gian trong tương lai, chúng ta phải tiếp tục học hỏi và cải tiến các phương tiện kỹ thuật để bảo vệ tốt hơn cho các phi hành gia và cho phép họ khám phá những ranh giới chưa xác định một cách an toàn hơn.
Công bố nghiên cứu mới về sự kết thúc của vũ trụ
Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ vào ngày 2.6 trên tạp chí Physical Review Letters về kịch bản số phận của vũ trụ quanh ta.
Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ vào ngày 2.6 trên tạp chí Physical Review Letters về kịch bản số phận của vũ trụ quanh ta. Tất cả sẽ bốc hơi thành ánh sáng sớm hơn dự kiến.
Lý thuyết nổi tiếng nhất của Stephen Hawking về lỗ đen vũ trụ vừa được các nhà khoa học cập nhật với tuyên bố rằng mọi thứ trong vũ trụ đều sẽ bốc hơi.
Năm 1974, Hawking đề xuất rằng các lỗ đen cuối cùng bốc hơi bằng cách mất đi thứ mà ngày nay được gọi là bức xạ Hawking - sự cạn kiệt năng lượng dần dần dưới dạng các hạt ánh sáng sinh ra xung quanh những trường hấp dẫn vô cùng mạnh mẽ của các lỗ đen. Giờ đây, một bản cập nhật mới cho lý thuyết đã gợi ý rằng bức xạ Hawking không chỉ được tạo ra bằng cách bòn rút năng lượng từ các lỗ đen, mà từ tất cả vật thể có khối lượng đủ lớn.
Nếu lý thuyết là đúng, điều đó có nghĩa là mọi thứ trong vũ trụ cuối cùng sẽ biến mất, năng lượng của nó dần dần bốc hơi dưới dạng ánh sáng.
Tác giả chính Heino Falcke, Giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học Radboud ở Hà Lan cho biết: "Điều đó có nghĩa các vật thể không có chân trời sự kiện (nơi hút mọi thứ mà không có gì, kể cả ánh sáng, có thể thoát khỏi lỗ đen), chẳng hạn như tàn dư của những ngôi sao đã chết và các vật thể lớn khác trong vũ trụ. Và sau một thời gian rất dài, điều đó sẽ dẫn đến mọi thứ trong vũ trụ cuối cùng sẽ bốc hơi, giống như bốc hơi ở lỗ đen. Điều này không chỉ thay đổi hiểu biết của chúng ta về bức xạ Hawking mà còn thay đổi cả quan điểm của chúng ta về vũ trụ và tương lai của nó".
Theo lý thuyết trường lượng tử, không có cái gọi là chân không trống rỗng. Thay vào đó, không gian chứa đầy những rung động cực nhỏ, nếu được thấm đủ năng lượng, sẽ ngẫu nhiên bùng nổ thành các hạt ảo, tạo ra các túi ánh sáng hoặc photon năng lượng rất thấp.
Trong một công trình mang tính bước ngoặt xuất bản năm 1974, Hawking đã có tiên đoán nổi tiếng rằng lực hấp dẫn cực lớn ở miệng các lỗ đen - chân trời sự kiện của chúng - sẽ triệu tập các photon tồn tại theo cách này. Lực hấp dẫn, theo thuyết tương đối rộng của Einstein, làm biến dạng không gian, thời gian. Do đó các trường lượng tử càng bị cong vênh nhiều hơn khi chúng tiến gần đến trường hấp dẫn cực lớn của điểm kỳ dị của lỗ đen.
Vì tính bất định và kỳ lạ của cơ học lượng tử, Hawking cho biết sự cong vênh này tạo ra các túi không đồng đều có thời gian chuyển động khác nhau và các xung năng lượng liên tục trên khắp trường hấp dẫn. Những sự không đồng đều về năng lượng này làm cho các photon xuất hiện trong không gian bị bóp méo xung quanh các lỗ đen, hút năng lượng từ trường hấp dẫn của lỗ đen trong quá trình bùng nổ tạo ra các hạt ảo phát sinh ánh sáng. Nếu sau đó các hạt thoát ra khỏi lỗ đen, thì vụ bòn rút năng lượng này đã khiến Hawking kết luận: trong một khoảng thời gian dài hơn nhiều so với tuổi hiện tại của vũ trụ, các lỗ đen cuối cùng sẽ mất hết năng lượng và biến mất hoàn toàn.
Nhưng nếu trường hấp dẫn là tất cả những gì cần thiết để tạo ra thăng giáng lượng tử và photon, thì điều gì ngăn cản bất kỳ vật thể nào có khối lượng cong vênh trong không-thời gian tạo ra bức xạ Hawking? Bức xạ Hawking có cần điều kiện đặc biệt của chân trời sự kiện của lỗ đen hay nó có thể được tạo ra ở bất kỳ đâu trong không gian? Để khám phá những câu hỏi này, các tác giả của nghiên cứu mới đã phân tích bức xạ Hawking qua lăng kính của một quá trình gọi là hiệu ứng Schwinger mà lâu nay họ dự đoán có sự tồn tại. Theo hiệu ứng này, vật chất về mặt lý thuyết có thể được tạo ra từ những biến dạng mạnh do trường điện từ gây ra.
Bằng cách áp dụng khuôn khổ của hiệu ứng Schwinger cho lý thuyết của Hawking, các nhà vật lý lý thuyết đã tạo ra một mô hình toán học tái tạo bức xạ Hawking trong không gian trải qua một loạt cường độ trường hấp dẫn. Theo lý thuyết mới của họ, một chân trời sự kiện không cần thiết để năng lượng rò rỉ từ từ dưới dạng ánh sáng từ một vật thể đủ nặng; trường hấp dẫn của vật thể đó tự nó đủ để làm rò rỉ năng lượng.
Tác giả thứ hai Walter van Suijlekom, Giáo sư toán học tại Đại học Radboud cho biết: "Chúng tôi chỉ ra rằng ngoài lỗ đen, độ cong của không-thời gian đóng vai trò lớn trong việc tạo ra bức xạ. Các hạt đã được tách ra ở bên ngoài lỗ đen bởi lực hút của trường hấp dẫn".
Dù vậy, ý nghĩa trong lý thuyết của các nhà nghiên cứu trên thực tế vẫn không rõ ràng. Có thể, khi vật chất tạo nên các ngôi sao, sao neutron và các hành tinh già đi, cuối cùng nó sẽ trải qua quá trình chuyển đổi năng lượng sang trạng thái năng lượng cực thấp hoàn toàn mới. Điều này có thể đủ để làm sụp đổ mọi vật chất mà cuối cùng thành lỗ đen, thứ có thể tiếp tục từ từ rò rỉ ánh sáng cho đến khi chúng cũng biến mất không dấu vết.
Nhưng dù sao, tất cả những điều này chỉ là suy đoán đang chờ xác nhận. Để tìm hiểu xem đó có phải là dự đoán đúng về số phận cuối cùng của vũ trụ chúng ta hay không, các nhà vật lý thiên văn sẽ cần phát hiện ra một số bức xạ Hawking được tạo ra xung quanh các vật thể có mật độ hấp dẫn, gồm cả xung quanh lỗ đen và các hành tinh, ngôi sao hoặc sao neutron. Nếu mọi thứ được định sẵn để biến mất trong một tia sáng, thì sẽ có rất nhiều nơi trong vũ trụ lúc này để tìm kiếm câu trả lời.
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...