ĐIỀU Gì XẢY RA KHI CáC LỖ ĐEN VA CHẠM?

Send

Dấu hiệu của một lý thuyết khoa học thực sự tuyệt vời là do kết quả mà nó dự đoán khi bạn chạy thử nghiệm hoặc thực hiện các quan sát. Và một trong những lý thuyết vĩ đại nhất từng được đề xuất là khái niệm Thuyết tương đối, được mô tả bởi Albert Einstein vào đầu thế kỷ 20.

Ngoài việc giúp chúng ta hiểu rằng ánh sáng là giới hạn tốc độ cuối cùng của Vũ trụ, Einstein đã mô tả chính lực hấp dẫn như một sự cong vênh của không thời gian.

Ông đã làm nhiều hơn là chỉ cung cấp một loạt các giải thích mới cho Vũ trụ, ông đã đề xuất một loạt các thử nghiệm có thể được thực hiện để tìm hiểu xem lý thuyết của ông có đúng không.

Chẳng hạn, một bài kiểm tra đã giải thích hoàn toàn lý do tại sao quỹ đạo Sao Thủy không phù hợp với dự đoán của Newton. Các dự đoán khác có thể được kiểm tra bằng các dụng cụ khoa học trong ngày, như đo độ giãn nở thời gian bằng đồng hồ chuyển động nhanh.

Vì trọng lực thực sự là một biến dạng của không thời gian, Einstein đã dự đoán rằng các vật thể lớn di chuyển trong không thời gian sẽ tạo ra những gợn sóng, giống như sóng di chuyển qua đại dương.

Chỉ bằng cách đi bộ xung quanh, bạn để lại một làn sóng hấp dẫn nén và mở rộng không gian xung quanh bạn. Tuy nhiên, những con sóng này cực kỳ nhỏ. Chỉ những sự kiện năng lượng nhất trong toàn vũ trụ mới có thể tạo ra sóng mà chúng ta có thể phát hiện.

Phải mất hơn 100 năm để cuối cùng được chứng minh là sự thật, việc phát hiện trực tiếp sóng hấp dẫn. Vào tháng 2 năm 2016, các nhà vật lý với Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser, hay LIGO đã công bố vụ va chạm của hai lỗ đen khổng lồ cách xa hơn một tỷ năm ánh sáng.

Bất kỳ kích thước của lỗ đen có thể va chạm. Đồng bằng cũ khối sao đen hoặc lỗ đen siêu lớn. Cùng một quá trình, chỉ trên một quy mô hoàn toàn khác nhau.

Hãy bắt đầu với các lỗ đen khối lượng lớn. Những thứ này, tất nhiên, hình thành khi một ngôi sao có khối lượng gấp nhiều lần Mặt trời của chúng ta chết trong một siêu tân tinh. Giống như các ngôi sao thông thường, những ngôi sao khổng lồ này có thể ở trong các hệ nhị phân.

Hãy tưởng tượng một tinh vân sao, nơi một cặp sao nhị phân hình thành. Nhưng không giống như Mặt trời, mỗi trong số chúng là những quái vật có khối lượng gấp nhiều lần Mặt trời, tạo ra năng lượng gấp hàng nghìn lần. Hai ngôi sao sẽ quay quanh nhau trong vài triệu năm và sau đó một ngôi sao sẽ phát nổ như một siêu tân tinh. Bây giờ bạn sẽ có một ngôi sao khổng lồ quay quanh một lỗ đen. Và sau đó, ngôi sao thứ hai nổ tung, và bây giờ bạn có hai lỗ đen quay quanh nhau.

Khi các lỗ đen xoay quanh nhau, chúng phát ra sóng hấp dẫn khiến quỹ đạo của chúng bị phân rã. Đây là loại uốn cong tâm trí, thực sự. Các lỗ đen chuyển động lượng của chúng thành sóng hấp dẫn.

Khi động lượng góc của chúng giảm, chúng xoắn ốc vào trong cho đến khi chúng thực sự va chạm. Những gì nên là một trong những vụ nổ năng lượng nhất trong Vũ trụ được biết đến là hoàn toàn tối tăm và im lặng, bởi vì không gì có thể thoát khỏi một lỗ đen. Không bức xạ, không ánh sáng, không hạt, không la hét, không có gì. Và nếu bạn nghiền hai lỗ đen với nhau, bạn sẽ có được một lỗ đen lớn hơn.

Sóng hấp dẫn gợn lên từ vụ va chạm nhất thời này như sóng xuyên đại dương, và nó có thể phát hiện được trong hơn một tỷ năm ánh sáng.

Đây chính xác là những gì đã xảy ra đầu năm nay với thông báo từ LIGO. Thiết bị nhạy cảm này đã phát hiện ra sóng hấp dẫn được tạo ra khi hai lỗ đen với 30 khối lượng mặt trời va chạm cách nhau khoảng 1,3 tỷ năm ánh sáng.

Đây cũng là một sự kiện một lần duy nhất, họ đã phát hiện ra một vụ va chạm khác với hai lỗ đen khối sao khác.

Các lỗ đen khối sao thông thường không phải là những cái duy nhất có thể va chạm. Lỗ đen siêu lớn cũng có thể va chạm.

Từ những gì chúng ta có thể nói, có một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của khá nhiều thiên hà trong vũ trụ. Một trong dải Ngân hà lớn gấp 4,1 triệu lần Mặt trời và một ở trung tâm của Andromeda được cho là có khối lượng gấp 110 đến 230 triệu lần Mặt trời.

Trong vài tỷ năm nữa, Dải Ngân hà và Andromeda sẽ va chạm và bắt đầu quá trình hợp nhất với nhau. Trừ khi lỗ đen Milky Way, bị đá vào không gian sâu, hai lỗ đen sẽ quay quanh quỹ đạo của nhau.

Chỉ với các lỗ đen khối lượng lớn, chúng sẽ phóng ra động lượng góc dưới dạng sóng hấp dẫn, và xoắn ốc ngày càng gần nhau hơn. Một số điểm, trong tương lai xa, hai lỗ đen sẽ hợp nhất thành một lỗ đen thậm chí còn siêu lớn hơn.

Dải Ngân hà và Andromeda sẽ hợp nhất thành Milkdromeda, và trong hàng tỷ năm tới, sẽ tiếp tục thu thập các thiên hà mới, trích xuất các lỗ đen của chúng và nghiền nát chúng thành tập thể.

Lỗ đen hoàn toàn có thể va chạm. Einstein đã dự đoán sóng hấp dẫn mà nó sẽ tạo ra và bây giờ LIGO đã quan sát chúng lần đầu tiên. Khi các công cụ tốt hơn được phát triển, chúng ta nên tìm hiểu nhiều hơn về các sự kiện cực đoan này.