Liên minh Kính viễn vọng Chân trời Quốc tế (EHT), nhằm mục đích ghi lại những hình ảnh đầu tiên về các cạnh của lỗ đen, đã công bố kết quả đầu tiên vào ngày hôm nay (10 tháng 4). Bí mật thành công của dự án là cách nó liên kết các món ăn radio trên toàn cầu để tạo ra một kính viễn vọng ảo có kích thước tương đương Trái đất.
Các lỗ đen có lực hấp dẫn mạnh đến nỗi, vượt qua các ngưỡng được gọi là chân trời sự kiện, không gì có thể thoát ra, thậm chí không ánh sáng. Mặc dù điều này có nghĩa là các lỗ đen chỉ đơn giản xuất hiện màu đen, các nhà nghiên cứu vẫn hướng đến việc chụp những bức ảnh đẹp nhất có thể về môi trường xung quanh của các vật thể, có thể phát sáng bằng ánh sáng. Những hình ảnh này có thể tiết lộ bí mật về cấu trúc bí ẩn của các lỗ đen và cách chúng ảnh hưởng đến môi trường của chúng.
EHT nhằm mục đích hình ảnh lỗ đen siêu lớn hàng triệu đến hàng tỷ lần khối lượng mặt trời. Chẳng hạn, hố đen Sagittarius A *, ở trung tâm dải Ngân hà, có khối lượng gấp khoảng 4,3 triệu lần mặt trời của chúng ta, trong khi lỗ đen ở trung tâm của thiên hà M87, hiện tại nó đã phát hành một hình ảnh, là khoảng 6 tỷ khối lượng mặt trời.
EHT săn tìm một cái bóng, hoặc hình bóng, trên một nền sáng - đường viền của chân trời sự kiện. Mặc dù bóng của Nhân Mã A * có đường kính khoảng 30 lần so với mặt trời, nhưng lỗ đen này nằm cách Trái đất khoảng 26.000 năm ánh sáng, và do đó, từ góc nhìn của chúng ta, bóng tối có kích thước tương đương với một quả cam sẽ xuất hiện trên mặt trăng. Hố đen ở trung tâm của M87 cách Trái đất khoảng 2.000 lần so với Nhân Mã A * và do đó thậm chí còn khó nhìn hơn (mặc dù nó lớn hơn nhiều).
Hơn nữa, bóng đen lỗ rất mờ khi phát ra các tín hiệu vô tuyến quan tâm đến EHT. Thu đủ năng lượng từ Sagittarius A * để thắp sáng bóng đèn 1 watt trong 1 giây sẽ mất một trong những ăng ten của dự án khoảng 250 triệu năm.
Để ghi lại những lỗ đen này, EHT có các kính viễn vọng vô tuyến trên khắp thế giới, từ Hoa Kỳ đến Mexico đến Chile đến Nam Cực, cùng lúc quan sát các mục tiêu. Bằng cách thu thập dữ liệu cùng lúc và ghép chúng lại với nhau, mạng này có thể hoạt động giống như một kính thiên văn lớn duy nhất, hy vọng, có sức mạnh phóng đại đủ để phát hiện ra các vật thể mờ, xa.
Trong năm 2017, dự án bao gồm tám đài quan sát vô tuyến và ba dự án nữa dự kiến sẽ tham gia vào năm 2020. "Bằng cách có càng nhiều đài quan sát càng tốt, bạn có thể cải thiện hình ảnh", Avi Loeb, chủ tịch của ngành thiên văn học tại Đại học Harvard, nói với Space. com. (Loeb không phải là thành viên của nhóm EHT.)
Để đảm bảo rằng các kính viễn vọng vô tuyến hoạt động đồng bộ, mỗi lần ghi dữ liệu của nó với sự trợ giúp của đồng hồ nguyên tử bắn tia maser (laser vi sóng) vào khí hydro. Các nguyên tử trong khí này lắc lư theo một tần số chính xác, giống như những quả lắc lắc làm trong đồng hồ của ông nội. Đồng hồ nguyên tử phụ thuộc vào các mặt nạ hydro này rất ổn định, chỉ mất khoảng 1 giây sau mỗi 100 triệu năm.
Các nhà khoa học từ lâu đã có mạng lưới nhiều kính thiên văn hoạt động như một kính thiên văn lớn, một kỹ thuật được gọi là giao thoa kế cơ sở rất dài. Tuy nhiên, một thách thức chính với việc phát minh ra EHT là hoạt động với sóng vô tuyến tần số tương đối cao cần thiết để ghi lại những lỗ đen này.
"Tốc độ dữ liệu được ghi lại bằng Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện ít nhất là nhanh hơn so với giao thoa kế cơ bản rất dài, nhưng với các máy tính hiện đại, điều này trở nên khả thi", Loeb nói.
Tuy nhiên, những thách thức lớn nhất mà Kính thiên văn Event Horizon phải đối phó có thể không phải là kỹ thuật, mà là xã hội.
"Tôi muốn nói rằng thành tựu lớn nhất của dự án này là có thể điều phối các đài quan sát khác nhau ở các quốc gia khác nhau trên thế giới," Loeb nói. "Các nhà thiên văn học khá cạnh tranh, và thuyết phục hàng trăm người trong số họ làm việc cùng nhau và tìm ra ai là người lãnh đạo, tại sao người đó nên là người lãnh đạo và làm thế nào tất cả họ nên có được tín dụng là một thách thức."
- Câu đố về hố đen: Làm thế nào bạn biết những sáng tạo kỳ lạ nhất của tự nhiên?
- Các nhà thiên văn học nhìn vào hố đen lần đầu tiên với Kính viễn vọng chân trời sự kiện
- Lỗ đen khổng lồ này đang quay với tốc độ bằng một nửa tốc độ ánh sáng!
