Ngày phi thường với ngành vật lý thiên văn

Hình ảnh đầu tiên về hố đen

Hố đen là một thực thể có mật độ vật chất cô đặc khó tưởng tượng. Ta có thể hình dung như thể toàn bộ Trái đất được nén vào trong một chén trà. Mọi thực thể khác, kể cả ánh sáng hay các vì sao khổng lồ như Mặt trời của Thái dương hệ, khi lọt vào vùng ngoại vi của hố đen, đều bị hút thẳng vào trong, không có cách nào thoát ra. “Quái vật” hố đen có lực hấp dẫn phi thường, gấp 6 tỉ lần mật độ vật chất của Mặt trời, theo một số tính toán.

Hố đen là điều đã được tưởng tượng và dự báo ngay từ thế kỷ 18, đã có rất nhiều nghiên cứu về mặt lý thuyết, cũng như quan sát trực tiếp, nhưng cho đến nay, chưa có một kính viễn vọng nào phát hiện được sự tồn tại của hố đen, chưa nói là ghi nhận được một hình ảnh của thực thể thiên văn bí hiểm nhất trong vũ trụ này. Cuộc phiêu lưu chẳng khác mò kim đáy biển.

Hình thù hố đen ra sao? Một ê-kíp khoa học gia quốc tế hôm 10/4/2019 đã công bố hình ảnh đầu tiên trong lịch sử tại một cuộc họp báo qua cầu truyền hình, diễn ra đồng loạt tại sáu thành phố, Washington, Bruxelles, Santiago, Thượng Hải, Đài Bắc và Tokyo.

Hố đen, như tên gọi của nó, hoàn toàn đen. Điều gây ấn tượng là vòng sáng rực rỡ chuyển động xung quanh. Càng vào gần hố đen sâu thẳm, thì ánh sáng lại càng rực rỡ.

Nhà vật lý thiên văn Jean-Pierre Luminet, tác giả của mô hình số hóa đầu tiên mô phỏng hố đen, năm 1979, nói: “Chưa bao giờ tôi có thể tin là mình sẽ được nhìn thấy hình ảnh một hố đen thực sự khi còn sống”.

Hố đen vừa được phát hiện nằm tại trung tâm của thiên hà M87, cách Trái đất hơn 50 triệu năm ánh sáng. Để tóm bắt được hình ảnh của quái vật này, chương trình hợp tác Event Horizon Telescope (EHT) đã phải huy động 8 đài thiên văn trên khắp thế giới, từ châu Âu đến Nam Cực. Nhờ phối hợp 8 đài thiên văn như vậy, các nhà nghiên cứu có thể có được khả năng quan sát của một kính thiên văn khổng lồ, với bề mặt tương đương như Trái đất.

Tầm nhìn nhờ thế mà tăng vọt. Tương tự như ngồi ở Paris mà có thể có cơ hội đọc được một trang báo tại New York. Với điều kiện là thời tiết phải thật sự quang đãng khắp nơi trên địa cầu vào cùng một thời điểm, như chia sẻ của nhà nghiên cứu Pablo Torne, người trực tiếp tham gia vào cuộc phiêu lưu kỳ lạ này.

Các quan sát đầu tiên khởi sự từ tháng 4/2017, với kết quả là 4 triệu tỉ octet thông tin thu được. Sau tám tháng xử lý thông tin, ngày 23/12/2017, một ngày trước Noel, kết quả cho thấy hố đen mơ ước đã lọt vào tầm ngắm.

Hố đen trong tầm ngắm, nhưng không có nghĩa là hình ảnh có thể được phục dựng. Phải hơn một năm làm việc nữa, mới cho phép các nhà khoa học chuyển được các dữ liệu thành hình ảnh. Để bảo đảm độ tin cậy, bốn nhóm hoàn toàn khác nhau được giao trách nhiệm xử lý cùng lúc khối lượng thông tin này. Tất cả đều đạt được một hình ảnh giống nhau: một vòng tròn tối ở giữa, với xung quanh là một quầng đỏ.

Vật chất trước khi bị hố đen hút vào đều phát ra những luồng sáng chói rực. Phát hiện nói trên là một bằng chứng mới xác nhận lý thuyết tương đối tổng quát của Einstein về các định luật về trường lực hấp dẫn và mối quan hệ của chúng với các trường lực tự nhiên khác, cũng như “hệ quy chiếu không – thời gian”, thường được ví như là những nền tảng của vũ trụ.

T.Nguyễn