Lần đầu giới khoa học có sự ghi nhận tốt nhất về sự kiện hai lỗ đen hợp nhất

2 giờ trướcBài gốc

Theo đó, các nhà nghiên cứu mới đây đã bắt được những gợn sóng lan đi trong cấu trúc không-thời gian được gọi là sóng hấp dẫn. Các sóng này cho thấy một vụ va chạm xảy ra cách Trái Đất 1,3 tỷ năm ánh sáng trong một thiên hà bên ngoài Dải Ngân Hà, liên quan đến hai lỗ đen: một lỗ đen có khối lượng gấp khoảng 34 lần Mặt Trời và lỗ đen còn lại gấp khoảng 32 lần Mặt Trời. Chúng hợp nhất chỉ trong tích tắc sau khi quay quanh nhau với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng và để lại một lỗ đen duy nhất có khối lượng gấp khoảng 63 lần Mặt Trời, quay với tốc độ khoảng 100 vòng/giây.

Lỗ đen là những vật thể có mật độ cực kỳ dày đặc với lực hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra. Sự hợp nhất này giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ tỏa ra bên ngoài dưới dạng sóng hấp dẫn, tương đương với việc nghiền nát ba ngôi sao có kích thước bằng Mặt Trời.

Những sóng này được phát hiện vào ngày 14/1 tại các địa điểm nghiên cứu ở Hanford, Washington và Livingston, Louisiana (Mỹ) thuộc Đài quan sát Sóng hấp dẫn Giao thoa kế Laser (LIGO) của Quỹ Khoa học quốc gia Mỹ.

Những quan sát này được thực hiện khoảng một thập kỷ sau lần phát hiện sóng hấp dẫn đầu tiên mang tính đột phá, được tạo ra bởi một vụ hợp nhất tương tự. Những cải tiến công nghệ kể từ năm 2015 đến nay đã giúp vụ hợp nhất lần này của hai lỗ đen được quan sát với độ phân giải tốt hơn gấp bốn lần so với vụ hợp nhất trước đó.

Khoảnh khắc 2 lỗ đen sáp nhập - Ảnh: Reuters

Sóng hấp dẫn lan truyền ra bên ngoài từ một nguồn giống như những gợn sóng trên mặt ao. Trong trường hợp này, cái ao chính là không-thời gian, một cấu trúc bốn chiều kết hợp ba chiều của không gian - chiều cao, chiều rộng và chiều dài với chiều thời gian trong vũ trụ.

"Nhờ nhà khoa học Albert Einstein, chúng ta biết rằng không gian và thời gian đan xen vào nhau và tốt nhất nên được coi là các khía cạnh của một thực thể duy nhất được gọi là không-thời gian" - nhà vật lý thiên văn Maximiliano Isi thuộc Đại học Columbia và Viện Flatiron chia sẻ. "Ví dụ, điều này thể hiện ở chỗ thời gian trôi với tốc độ khác nhau tùy thuộc vào vị trí của bạn: khi gần một vật thể nặng, chẳng hạn như hố đen thì thời gian trôi chậm hơn so với người đứng ở xa hơn, vì vậy người ở gần hố đen sẽ già đi chậm hơn" - Isi chỉ ra.

Các nhà nghiên cứu đã phân tích tần số của sóng hấp dẫn được phát hiện để phân biệt các đặc tính cơ bản của lỗ đen ngay trước và sau khi sáp nhập. Mặc dù các tần số này không phải là sóng âm, các nhà nghiên cứu đã so sánh chúng với tiếng chuông reo.

"Điều này cũng giống như việc cố gắng tìm hiểu xem một chiếc chuông được tạo thành từ gì thông qua âm thanh reo của nó khi bị gõ vào. Ví dụ, một chiếc chuông sắt lớn tạo ra âm thanh khác với một chiếc chuông nhôm nhỏ" – nhà vật lý Isi chia sẻ với CNN.

Minh họa cấu trúc không-thời gian, một cấu trúc bốn chiều kết hợp ba chiều của không gian - chiều cao, chiều rộng và chiều dài với chiều thời gian trong vũ trụ. Sóng hấp dẫn lan truyền trên cấu trúc này như sóng lan trên bề mặt ao khi ta ném 1 viên đá xuống nước

Những gì các nhà nghiên cứu tìm thấy dựa trên tần số của sóng hấp dẫn đã xác nhận một nguyên lý cơ bản về hiểu biết khoa học về lỗ đen do nhà vật lý thiên tài Hawking, người đã qua đời vào năm 2018 đề xuất.

Hawking đưa ra giả thuyết rằng diện tích bề mặt của một lỗ đen duy nhất được tạo ra trong một vụ sáp nhập phải lớn hơn tổng diện tích bề mặt của hai lỗ đen đã sáp nhập.

Vụ sáp nhập này đã đáp ứng được kỳ vọng đó. Trước khi va chạm, hai lỗ đen có tổng diện tích bề mặt khoảng 240.000 km vuông. Lỗ đen duy nhất được tạo ra bởi vụ sáp nhập có diện tích bề mặt khoảng 400.000 km vuông.

"Đây là lần đầu tiên chúng tôi có thể thực hiện phép đo này một cách chính xác đến vậy, và thật thú vị khi có được sự xác nhận thực nghiệm trực tiếp về một ý tưởng quan trọng như vậy về hành vi của lỗ đen" - nhà vật lý thiên văn Will Farr thuộc Đại học Stony Brook và Viện Flatiron, một trong những người dẫn đầu nghiên cứu này cho biết.

Anh Duy

Nguồn CA TP.HCM : http://congan.com.vn/quoc-te/chuyen-bon-phuong/lan-dau-gioi-khoa-hoc-co-su-ghi-nhan-tot-nhat-ve-su-kien-hai-lo-den-hop-nhat_183034.html