Lý thuyết gây sốc: Hố đen không có điểm kỳ dị

2 ngày trướcBài gốc

Tuy nhiên, một nghiên cứu mới vừa được công bố đưa ra một lý thuyết táo bạo: có thể hố đen không có điểm kỳ dị. Điều này đồng nghĩa các hố đen có thể tuân theo các định luật vật lý thông thường, và không còn là “vùng cấm” bất khả xâm phạm của khoa học.

Lý thuyết mới cho rằng hố đen không có điểm kỳ dị, mở ra khả năng giải thích bằng các định luật vật lý - Ảnh: Live Science

Lý thuyết gây sốc: Hố đen không còn “vô lý”

Theo Live Science, trong nghiên cứu đăng trên Physics Letters B tháng 2.2025, nhóm nhà khoa học quốc tế đã phát triển một công thức mô tả hố đen mà không cần điểm kỳ dị trung tâm. Họ đã sửa đổi các phương trình của thuyết tương đối rộng - nền tảng của hiểu biết hiện đại về lực hấp dẫn - để loại bỏ yếu tố “vô cực” xuất hiện trong các mô hình hố đen trước đây.

“Nếu hố đen không có điểm kỳ dị, chúng sẽ trở nên bình thường hơn nhiều”, nhà vật lý Robie Hennigar từ Đại học Durham (Anh), thành viên nhóm nghiên cứu, chia sẻ.

Điểm kỳ dị trong vật lý là nơi mà không gian - thời gian co lại đến vô hạn, lực hấp dẫn mạnh vô tận và mọi công thức toán học đều mất hiệu lực. Nó được coi là dấu hiệu cho thấy các lý thuyết hiện tại không còn đủ để mô tả thực tại.

Thay vì đợi một “lý thuyết vạn vật” hoàn chỉnh trong tương lai - điều có thể mất hàng chục năm - nhóm nghiên cứu sử dụng một “lý thuyết hiệu quả”, tức một mô hình cổ điển có thể mô phỏng lại những hiệu ứng lượng tử trong điều kiện cực đoan. Họ chỉnh sửa các phương trình trường Einstein để lực hấp dẫn thay đổi cách hoạt động trong môi trường bị cong vênh mạnh.

“Điều này giúp ngăn không gian - thời gian sụp đổ hoàn toàn, thay vì đi đến vô cực, nó dừng lại tại một vùng tĩnh có độ cong rất lớn”, Pablo Antonio Cano Molina-Ninirola từ Viện Khoa học vũ trụ, Đại học Barcelona (Tây Ban Nha) cho biết.

Nếu không có điểm kỳ dị, trung tâm hố đen là gì?

Theo lý thuyết mới, trung tâm hố đen không còn là điểm vô định, mà là một vùng chân không tĩnh với độ cong không gian - thời gian cực đại. Đây là khu vực mà lực hấp dẫn vẫn rất mạnh, nhưng không “vô hạn”. Về lý thuyết, một người quan sát (nếu sống sót được trong điều kiện khắc nghiệt này) có thể tồn tại tại đó.

Điều đáng chú ý là mô hình hố đen mới không yêu cầu có vật chất bên trong. Giống như trong thuyết tương đối rộng, lực hấp dẫn đơn thuần từ không gian - thời gian cong cũng đủ để tạo nên hố đen.

Nếu điểm kỳ dị không tồn tại, theo nhóm nghiên cứu, vật chất rơi vào hố đen phải đi ra ở đâu đó. Có thể là qua một lỗ trắng - đối tượng lý thuyết phản chiếu của hố đen - trong một vũ trụ khác, hoặc ở một phần khác của cùng vũ trụ. Dù điều này nghe có vẻ kỳ lạ, nhưng lại là lựa chọn hợp lý nếu không có điểm kỳ dị để "nuốt chửng" mọi thứ.

“Chúng tôi không chỉ giải đáp một bí ẩn, mà còn mở ra những bí ẩn mới”, nhà khoa học Molina-Ninirola nói.

Có thể kiểm chứng được không?

Câu hỏi lớn đặt ra là: Con người có thể quan sát hay kiểm chứng lý thuyết này không, bởi theo bản chất, thông tin không thể thoát ra khỏi hố đen để chúng ta quan sát trực tiếp. Tuy nhiên, các nhà khoa học hy vọng một số dấu hiệu gián tiếp có thể hé lộ sự thật.

Một trong số đó là sóng hấp dẫn - những gợn sóng trong không gian - thời gian được tạo ra khi các vật thể lớn như hố đen va chạm. Với các máy dò sóng hấp dẫn hiện đại như LIGO hay Virgo, giới khoa học đã có thể tiếp cận gần hơn với các trường hấp dẫn cực mạnh - nơi có thể xuất hiện những dấu hiệu lệch khỏi thuyết tương đối rộng.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng cho rằng nếu không có điểm kỳ dị, thì quá trình hố đen bốc hơi theo bức xạ Hawking sẽ để lại một tàn tích hố đen cực nhỏ. Những hố đen này, theo lý thuyết, có thể là ứng viên cho vật chất tối - thành phần chiếm phần lớn khối lượng vũ trụ nhưng chưa từng được quan sát trực tiếp.

Dù còn nhiều câu hỏi chưa lời đáp, nghiên cứu này là một bước tiến quan trọng trong việc làm rõ bản chất hố đen - một trong những thực thể bí ẩn nhất vũ trụ.

“Các ngôi sao tiếp tục sụp đổ tạo thành hố đen. Đây là quá trình vật lý không thể tránh khỏi. Nhưng để hiểu rõ điều gì xảy ra ở trung tâm, chúng ta buộc phải mở rộng các giới hạn hiểu biết hiện tại”, nhà khoa học Hennigar nói.

Việc loại bỏ điểm kỳ dị không làm mất đi sự kỳ bí của hố đen, mà có thể mở ra cánh cửa tới một lý thuyết thống nhất về mọi lực trong tự nhiên - điều mà các nhà vật lý đã theo đuổi suốt thế kỷ qua.

Hoàng Vũ

Nguồn Một Thế Giới : https://1thegioi.vn/ly-thuyet-gay-soc-ho-den-khong-co-diem-ky-di-231027.html