Hố đen là một trong những hiện tượng vũ trụ đã được các nhà thiên văn học nghiên cứu và khám phá. Có bao giờ bạn tự hỏi hố đen vũ trụ là gì? Bên trong hố đen vũ trụ có gì? Theo dõi bài viết dưới đây của Kiến Thức Tổng Hợp để khám phá về kiến thức thiên văn học thú vị này nhé!
Nội dung bài viết
Hố đen vũ trụ là gì?
Hố đen vũ trụ hay còn được gọi là hố đen, lỗ đen, có tên tiếng Anh là black hole. Đây là một vùng không gian với trường hấp dẫn cực mạnh, không cho phép bất kỳ vật chất hay năng lượng nào, kể cả ánh sáng thoát ra khỏi vùng đó.
Hình ảnh về hố đen vũ trụ
Theo Thuyết tương đối rộng, nếu một lượng vật chất có khối lượng đủ lớn tập trung vào một vùng nhỏ, nó sẽ tạo ra một trường hấp dẫn quá mạnh và biến dạng không gian thành hố đen.
Lỗ đen vũ trụ được cho là được tạo ra bởi các vụ nổ của các ngôi sao lớn, nó được coi như là những chiếc giếng trong cấu trúc không gian – thời gian.
Cho đến nay, hố đen vũ trụ vẫn là một hiện tượng quan trọng nhất trong vật lý và thiên văn học. Việc nghiên cứu, hiểu về chúng giúp ta hiểu thêm về bản chất của vũ trụ và sự phát triển của nó.
Bên trong hố đen vũ trụ có gì?
Tâm của một lỗ đen vũ trụ được các nhà vật lý gọi là “điểm kỳ dị” (singularity). Đây là một điểm có khối lượng vô hạn và không gian và thời gian bị biến dạng tới mức không thể được mô tả bằng các phương trình hiện đại của vật lý.
Điểm kỳ dị – Tâm của lỗ đen vũ trụ
Cũng theo lý giải các nhà khoa học, hố đen vũ trụ được gọi là “đen” vì nó hấp thụ mọi thứ, kể cả ánh sáng và vật chất, và không cho phép bất cứ thứ gì thoát ra từ nó. Nó không phải là một lỗ hay hố nào, mà thực chất là một vùng không – thời gian được uốn cong bởi một khối lượng vật chất cực lớn đến mức không thể thoát ra được.
Ý nghĩa của bức ảnh hố đen vũ trụ đầu tiên
Bức ảnh hố đen vũ trụ đầu tiên được công bố vào năm 2019 có ý nghĩa lịch sử đối với ngành thiên văn học. Nó là bức ảnh đầu tiên trực tiếp ghi lại hình ảnh của một hố đen và là một bước đột phá đáng kể trong việc khám phá và hiểu về hố đen.
Bức ảnh hố đen vũ trụ đầu tiên có ý nghĩa rất lớn
Bức ảnh được chụp lại bởi mạng lưới kính viễn vọng vô tuyến toàn cầu. Nó hiển thị một vùng tròn tối giữa một vùng sáng, được gọi là đĩa dầu, quay xung quanh hố đen siêu khối lượng ở trung tâm của thiên hà Messier 87.
Có thể nói, sự kiện công bố hình ảnh lỗ đen đầu tiên như một bằng chứng khẳng định giải đáp cho thắc mắc hố đen vũ trụ có thật không. Đây chính là bằng chứng đanh thép cho sự tồn tại của lỗ đen, chứng minh cho tính đúng đắn của thuyết tương đối Einstein hơn 100 năm trước. Điều này mở ra một lĩnh vực nghiên cứu mới, khuyến khích các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu, tìm hiểu và chinh phục về sự kỳ diệu của vũ trụ mà chúng ta sống trong đó.
Có mấy loại hố đen?
Trong Vật lý thiên văn, các nhà khoa học đã nghiên cứu và phân tích thành 3 loại hó đen chính. Bao gồm:
Hố đen sao
Hố đen sao
Hố đen sao được sinh ra từ một ngôi sao chết, hay còn được gọi là siêu tân tinh. Khi một ngôi sao kết thúc tuổi đời của mình, lực hấp dẫn không còn kiểm soát được sức ép trong lõi sao, dẫn đến việc nén khối lượng vật chất ở trung tâm sao lại trở nên quá lớn. Khi khối lượng vật chất được nén đến một mức độ cực đại, lực hấp dẫn sẽ trở nên cực kỳ mạnh, đủ để kéo vật chất lại với nhau và tạo thành một hố đen sao.
Hố đen sao có khối lượng từ vài đến hàng trăm lần khối lượng Mặt trời và đường kính khoảng vài đến hàng nghìn km. Theo Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian, dải Ngân Hà chứa vài trăm triệu hố đen sao.
Hố đen trung bình
Hố đen trung bình, hay còn gọi là Intermediate-mass black hole (IMBH), là loại hố đen có khối lượng nằm giữa khối lượng của hố đen sao và hố đen siêu lớn. Khối lượng của IMBH được ước tính từ vài chục đến vài trăm nghìn lần khối lượng của Mặt Trời.
Hố đen vũ trụ trung bình
Tính đến nay, các nhà khoa học vẫn chưa chắc chắn về việc hố đen trung bình có thể được hình thành từ quá trình nào. Tuy nhiên, nhiều mô hình đề xuất rằng chúng có thể được hình thành bởi sự kết hợp của các hố đen sao, hoặc bởi quá trình sụp đổ của một tinh vân khí quyển đối với tầm ảnh hưởng của một hố đen siêu lớn trong trung tâm của một thiên hà.
Hố đen siêu lớn (Siêu hố đen)
Hố đen siêu lớn là một loại hố đen có khối lượng lớn hơn rất nhiều so với hố đen trung bình và hố đen sao. Chúng có khối lượng từ hàng triệu đến hàng tỷ lần khối lượng của Mặt trời, và thường được tìm thấy ở trung tâm của các thiên hà.
Hình ảnh siêu hố đen
Cho đến nay, giới khoa học vẫn chưa chắc chắn về sự hình thành của siêu hố đen. Rất có thể chúng là kết quả của hàng trăm hoặc hàng nghìn hố đen nhỏ kết hợp với nhau. Hoặc cũng có thể, chúng sinh ra từ sự “chết đi” của một cụm sao cùng nhau.
Hố đen vũ trụ dẫn đến đâu?
Các nhà khoa học tính toán được rằng mọi thứ tiếp xúc với lỗ đen vũ trụ sẽ bị đốt cháy gần như ngay lập tức. Vì thế, không có bất cứ thứ gì có thể đi vào được bên trong hố đen vũ trụ. Do đó, ta không thể biết được chính xác những gì ở bên trong hố đen vũ trụ và tác động của nó đến vũ trụ ra sao.
Sức mạnh của hố đen vũ trụ
Sức mạnh của hố đen vũ trụ vô cùng khổng lồ và khó có thể đo lường được bằng các phương pháp thông thường. Điều này là do hố đen có khả năng hút vào mọi vật chất và năng lượng xung quanh, kể cả ánh sáng. Các hố đen siêu lớn có khả năng hấp thụ một lượng vật chất lên đến hàng trăm triệu đến hàng tỷ lần khối lượng Mặt trời mỗi năm.
Sức mạnh của lỗ đen vô cùng khủng khiếp
Sức mạnh của lỗ đen cũng có thể được thấy qua tác động của chúng lên các vật thể xung quanh, như sao và các thiên hà. Với khả năng hấp thụ vật chất và năng lượng, hố đen có thể tạo ra các hiện tượng mạnh mẽ như bức xạ và chùm tia, tác động đến các thiên thể lân cận.
Điều thú vị là sức mạnh của hố đen có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng vô tận nếu có thể tìm cách khai thác được nó. Tuy nhiên, điều này vẫn là một thách thức lớn với khoa học và công nghệ hiện đại.
Con người sẽ ra sao nếu rơi vào hố đen?
Cực kỳ khủng khiếp khi con người rơi vào hố đen
Khi đã rơi vào trong hố đen, không ai có thể thoát ra được. Thậm chí, thuyết người ngoài hành tinh nếu có khả năng tiếp cận hố đen thì họ sẽ không thể trở về được nữa. Do đó, rơi vào hố đen được coi là một trong những điều tàn khốc nhất trong vũ trụ.
Theo ông Chris Impey, khi một người rơi vào hố đen sẽ xảy ra hiện tượng “kéo dài sợi mì”, tức là việc kéo giãn các vật thể theo chiều ngang và chiều dọc. Điều này được gây ra do lực thủy triều lớn trong một trường hấp dẫn không đồng nhất rất mạnh ở các hố đen của vũ trụ.
Những bí ẩn hố đen vũ trụ
Hố đen vũ trụ vẫn còn rất nhiều bí ẩn và câu hỏi chưa được giải đáp hoàn toàn. Sau đây là một số trong số đó:
Còn rất nhiều bí mật hố đen vũ trụ đang được các nhà khoa học nghiên cứu
- Sự hình thành của hố đen: Các nhà khoa học vẫn chưa hiểu rõ cách hình thành của hố đen, đặc biệt là hố đen siêu lớn. Có nhiều giả thuyết cho rằng chúng có thể hình thành từ sự kết hợp của nhiều hố đen nhỏ, hoặc từ sự sụp đổ của một ngôi sao khổng lồ.
- Sự chuyển đổi của thông tin: Theo lý thuyết vật lý hiện đại, thông tin không bao giờ bị mất đi. Nhưng khi một vật thể rơi vào hố đen, thông tin của nó có thể bị mất đi hoàn toàn. Điều này xung đột với nguyên tắc bảo toàn thông tin và đang là vấn đề đang được các nhà khoa học nghiên cứu.
- Tốc độ quay của hố đen: Các hố đen vũ trụ quay với tốc độ cực kỳ nhanh, gây ra hiện tượng kỳ lạ được gọi là “hiện tượng kéo giãn”. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa hiểu rõ tốc độ quay này và tại sao nó lại ảnh hưởng đến cấu trúc của hố đen.
- Tác động của hố đen đến thời gian và không gian: Hố đen có khả năng biến đổi thời gian và không gian, gây ra hiện tượng “khu vực không gian thời gian cong”. Nhưng các nhà khoa học vẫn chưa hiểu rõ về cơ chế hoạt động của nó và tác động của nó đến vật lý và vũ trụ.
- Cơ chế hoạt động: Hiện tại, các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu và tìm hiểu về cách mà hố đen hoạt động để hiểu rõ hơn về chúng. Các mô hình hiện có chỉ giải thích được một số đặc tính cơ bản của hố đen, chẳng hạn như khối lượng và bán kính sự kiện, nhưng vẫn chưa thể giải thích hết được các hiện tượng bí ẩn như cơ chế hoạt động của đĩa mật độ và các quá trình phát xạ mạnh của hố đen.
- Vai trò của hố đen: Hố đen được cho là có một vai trò quan trọng trong việc tạo ra và giữ chân các cấu trúc lớn trong vũ trụ, chẳng hạn như các thiên hà và cụm thiên hà. Tuy nhiên, việc hiểu rõ hơn về cách mà hố đen tác động lên các cấu trúc này vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển.
Tóm lại, hố đen vũ trụ vẫn còn nhiều bí ẩn và điều bí ẩn liên quan đến chúng đang chờ đợi được khám phá và giải đáp bởi các nhà khoa học trong tương lai.
Những khám phá hố đen vũ trụ thú vị
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện nhiều hố đen với những kích thước và tính chất đặc biệt:
Hố đen lớn nhất
Gần như tất cả các thiên hà đều chứa các hố đen siêu lớn ở lõi với khối lượng lên đến hàng triệu đến hàng tỉ lần khối lượng Mặt trời.
NGC 3842 – Hố đen vũ trụ lớn nhất được phát hiện
Năm 2011, các nhà khoa học phát hiện hai hố đen lớn nhất trong hai thiên hà gần nhau là NGC 3842 và NGC 4889. Hai hố đen này rộng gấp năm lần khoảng cách từ Mặt trời tới sao Diêm Vương và nặng gấp 2.500 lần hố đen nằm ở trung tâm dải Ngân hà.
Hố đen nhỏ nhất
IGR J17091-3624 – Lỗ đen nhỏ nhất đã được phát hiện
IGR J17091-3624 là hố đen nhỏ nhất được phát hiện cho đến nay. Nó nằm cách Trái đất khoảng 28.000 năm ánh sáng, trong một hệ thống hai ngôi sao ở chòm sao Cự Giải. Mặc dù nhỏ hơn nhiều so với các hố đen khác, nó vẫn có khả năng gây ra những hiện tượng vật lý đáng chú ý như sức gió mạnh mẽ tới 32 triệu km/h.
Hố đen tự quay nhanh nhất
Hố đen tự quay nhanh nhất
Tốc độ quay của hố đen có thể đạt đến mức độ đáng kinh ngạc. Hố đen GRS 1915 +105 được ghi nhận là một trong những hố đen có tốc độ quay nhanh nhất. Nó quay với tốc độ hơn 950 vòng mỗi giây, gấp nhiều lần tốc độ quay của trái đất quay quanh trục của nó.
Tốc độ quay của hố đen này là do sự lôi cuốn của lực hấp dẫn từ vật chất bị cuốn vào bên trong nó, tạo ra một vùng không khí xoáy ở quanh của hố đen
Hố đen sáng nhất
Hố đen sáng nhất
Ɗù lực hút trọng trường từ các hố đen đến nỗi ánh sáng không thể thoát rɑ bên ngoài được. Tuy nhiên chúng tạo nên các quasar – các vật thể sáng nhất, mạnh mẽ và tích cực vận động nhất trong dải thiên hà. Khi các hố đen siêu lớn nằm trung tâm thiên hà chúng hút bụi, khí ở xung quanh và phun ra một nguồn năng lượng khổng lồ.
Quasar sáng nhất mà chúng ta có thể quan sát được là 3C 273, cách chúng ta 3 tỷ năm ánh sáng.
Hố đen sống thọ nhất
Hố đen vũ trụ sống thọ nhất
ULAS J1342+0928 là hố đen sống thọ nhất được tìm thấy cho đến thời điểm hiện tại, với tuổi khoảng 690 triệu năm sau vụ nổ Big Bang, tức khoảng 13,7 tỷ năm trước. Hố đen này có khối lượng gấp 1 tỷ lần so với Mặt trời.
Như vậy, Kiến Thức Tổng Hợp đã cùng bạn tìm hiểu về hố đen vũ trụ và khám phá nhiều thông tin thú vị liên quan đến hiện tượng này. Hẹn gặp bạn trong bài viết sau nhé!
