Lỗ đen là những điểm tối trong kết cấu của không gian, những điểm kỳ dị cực kỳ dày đặc với lực hấp dẫn mạnh mẽ đến mức không gì có thể thoát khỏi nanh vuốt của chúng. Họ dành thời gian để làm một việc: ngấu nghiến vật chất. Đến gần một lỗ đen, và bạn là spaghetti vũ trụ, kéo dài thành từng bit, bị hút vào bên trong, không bao giờ quay trở lại. Đơn giản và dễ hiểu phải không?
Nhưng hóa ra, lỗ đen không chỉ là máy hút bụi vũ trụ. Vào năm 2019, các nhà vật lý đã nhìn vào bóng tối vô định và chụp lại bức ảnh đầu tiên về một lỗ đen. Họ cũng tìm hiểu thêm về cách những con thú kỳ quái và vô độ này hoạt động. Từ xu hướng của họ để có được và mất tóc, đến bộ phận bí ẩn của họ, đến nơi họ có thể dẫn dắt, đây là 14 điều mới mà chúng ta đã học về lỗ đen năm 2019.
Một hình ảnh khó quên
Sau nhiều năm dự đoán, nó đã ở đây! Các nhà khoa học năm 2019 đã chụp một bức ảnh hoàn toàn khó quên về hố đen M87, tại trung tâm của thiên hà Virgo A, cách đó khoảng 53 triệu năm ánh sáng. Lần đầu tiên cận cảnh của điểm kỳ dị, được chụp bởi một mạng lưới kính viễn vọng trên khắp thế giới được gọi là Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện, trông giống như một đốm nhỏ, sần sùi được bao quanh bởi một vòng màu cam mờ. Nhưng hình ảnh nhỏ, pixel đó thực sự là một lỗ đen lớn như hệ mặt trời và gấp 6,5 tỷ lần khối lượng mặt trời của chúng ta.
Ánh sáng màu cam rực rỡ bao quanh trái tim đen của nó phân định chân trời sự kiện của nó, vòng vật chất xoáy quanh một lỗ đen ngay trước khi rơi vào. Khi nó cọ xát với vật chất khác ở tốc độ cao, nó tạo ra năng lượng và phát sáng để tạo thành một đĩa bồi tụ - do đó Chiếc nhẫn màu cam.
Lỗ đen mọc tóc, rồi lại hói
Năm nay, chúng tôi đã học được rằng các lỗ đen có tóc, nhưng hầu hết thời gian, chúng đều hói như những quả bóng. Điều đó chính xác có nghĩa là gì? Trong lịch sử, các nhà vật lý tin rằng điểm kỳ dị là hói, hoặc không có gì đặc biệt, có nghĩa là chúng chỉ có ba tính chất: khối lượng, động lượng góc và điện tích. Mọi thứ mà Pac-Mans trên trời đã tiêu thụ trong suốt cuộc đời đều bị khóa sau chân trời sự kiện và không có thông tin nào về thói quen ăn uống của lỗ đen có thể được lấy lại sau đó.
Nhưng vào năm 2016, nhà vật lý quá cố Stephen Hawking, cùng với những người khác, đã xuất bản một bài báo đề xuất rằng các lỗ đen có "tóc" hoặc các đặc điểm khác biệt. Những sợi tóc này là những thay đổi tinh tế trong chân trời sự kiện, cũng như chân trời Cauchy - điểm mà nguyên nhân và hiệu ứng lật - sẽ làm cho các lỗ đen có thể phân biệt được với nhau. Ít nhất, như một nghiên cứu năm 2018 đã tuyên bố, đó là trường hợp của cái gọi là lỗ đen "cực đoan", hoặc những người có điện tích tối đa. Đầu năm nay, các nhà vật lý đã phát hiện ra rằng ngay cả những người không quá cực đoan - những người quay với tốc độ gần tối đa, nhưng không có điện tích, hoặc những người có điện tích tối đa có thể, nhưng không quay - cũng có thể có tóc.
Nhưng khi nó bật ra, các lỗ đen thoáng qua mọc ra một vài búi tóc "khôn ngoan", tất cả chúng cuối cùng bị mất, Live Science báo cáo vào thời điểm đó.
Ngay bây giờ, câu hỏi liệu các hố đen giống ông T hay Heather Locklear hơn là suy đoán thuần túy. Nhưng các máy dò sóng hấp dẫn lớn nhất thế giới có thể sớm tìm thấy bằng chứng để hỗ trợ một lý thuyết hơn một lý thuyết khác, các chuyên gia nói.
Lỗ đen lớn không tưởng
Vào tháng 11, các nhà khoa học cho biết họ đã tìm thấy một lỗ đen cách xa 15.000 năm ánh sáng, nó quá lớn đến mức không nên tồn tại. Họ phỏng đoán sự tồn tại của nó sau khi phát hiện một ngôi sao to gấp 8 lần mặt trời của chúng ta dường như đang bao quanh một vùng không gian tối tăm, trống rỗng. Dựa vào mức độ mà ngôi sao đó ngọ nguậy, họ tính toán rằng ngôi sao đó có khả năng bao quanh một lỗ đen gấp 70 lần khối lượng mặt trời của chúng ta; trước đây, các nhà khoa học nghĩ rằng các lỗ đen sao, hoặc những cái hình thành sau khi một ngôi sao khổng lồ sụp đổ, có thể có khối lượng không quá 30 lần so với mặt trời của chúng ta - ít nhất là trong các thiên hà có thành phần hóa học tương tự như chúng ta.
"Phát hiện này buộc chúng tôi phải kiểm tra lại các mô hình của chúng tôi về cách thức các lỗ đen khối sao," Giám đốc Đài quan sát sóng hấp dẫn sóng giao thoa kế laser (LIGO) và giáo sư David Reitze của Đại học Florida, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết tuyên bố tại thời điểm đó.
Về cái lỗ đen không thể đó
Thật không may, hầu hết thời gian, những phát hiện dường như bất chấp các định luật vật lý không theo kịp. Rốt cuộc, lỗ đen lớn đến mức không thể tưởng tượng được có lẽ là không thể, theo một vài bài báo được công bố trên cơ sở dữ liệu arXiv vào tháng 12.
Lỗ đen lớn không tưởng có lẽ chỉ là một lỗ đen có kích thước thông thường, và nhóm nghiên cứu ban đầu đã phá vỡ các con số chỉ đơn giản là đã sai lầm khi giải thích sự phát xạ ánh sáng đến từ hệ thống nhị phân của lỗ đen / sao. Bằng cách làm mờ ánh sáng từ ngôi sao đồng hành với lượng khí thải mờ nhạt phát ra từ đĩa bồi tụ của lỗ đen hoặc vòng vật chất quanh miệng nó, các nhà nghiên cứu đã đánh giá quá cao khối lượng của lỗ đen ít nhất là gấp đôi, các nghiên cứu được đăng lên arXiv .
Lỗ đen như người cho cuộc sống thiên hà
Lỗ đen là những kẻ giám sát trong câu chuyện sử thi của vũ trụ. Họ giết bừa bãi. Và không có gì trong tầm tay là an toàn từ họ.
Nhưng có thể có nhiều hơn những kẻ giết người vũ trụ mặt đá này. Lỗ đen thực sự có thể là động cơ sống cho các thiên hà. Trong một nghiên cứu điên cuồng của họ, các lỗ đen cũng gửi các bong bóng khí nóng, nóng như lửa qua vũ trụ, theo một nghiên cứu vào tháng 11. Nghiên cứu cho thấy plasma nóng đó có thể đang giữ các thiên hà còn sống sẽ làm mát và chết đi. Một nghiên cứu khác, được công bố vào tháng 5, phát hiện ra rằng bức xạ phát ra từ các lỗ đen có thể cung cấp năng lượng cho sự sống ngoài hành tinh - miễn là nó tồn tại ở khu vực Goldilocks không quá xa và không quá gần trung tâm của thiên hà. Khi các lỗ đen này ăn, bức xạ và ánh sáng của chúng có thể cung cấp năng lượng cho quang hợp và tạo điều kiện cho sự hình thành các khối xây dựng phân tử sinh học của sự sống, nghiên cứu cho thấy.
Lỗ đen có thể không phải là lỗ đen
Hoặc có thể lỗ đen chỉ là hiểu lầm. Giống như, chủ yếu là hiểu lầm. Một lý thuyết hoang dã, được đề xuất bởi một nhà toán học và một nhà vật lý vào mùa hè này, cho thấy rằng các lỗ đen như chúng ta biết có thể không tồn tại.
Theo Einstein, các lỗ đen là những đốm nhỏ vô cùng nhỏ, vô cùng dày đặc được gọi là điểm kỳ dị, nơi toán học của thuyết tương đối rộng bị phá vỡ. Nhưng theo nghiên cứu mới, một đơn giản hóa toán học phổ biến được sử dụng để phân tích lý thuyết tương đối có thể có một lỗ hổng. Do đó, các lỗ đen có thể không phải là điểm kỳ dị. Thay vào đó, chúng có thể là những túi không gian nhồi đầy năng lượng tối. Và điều đó có thể giải thích một số phát hiện đáng ngạc nhiên từ thợ săn sóng hấp dẫn lớn nhất thế giới.
Lỗ đen nhỏ tồn tại
Lỗ đen chắc chắn có thể lớn, nhưng chúng có thể nhỏ bé không? Nó chỉ ra rằng các lỗ đen nhỏ, khoảng một nửa kích thước của những cái đã biết, có thể tồn tại trong không gian. Hầu hết các lỗ đen có khối lượng đều đặn gấp khoảng 5 đến 6 lần khối lượng mặt trời của chúng ta.
Vào tháng 11, các nhà thiên văn học nhìn vào rìa của Dải Ngân hà, cách đó khoảng 10.000 năm ánh sáng, đã tìm thấy bằng chứng mờ nhạt cho một lỗ đen lớn gấp 3,3 lần mặt trời. Nó quá lớn để trở thành một ngôi sao neutron, nhưng nhỏ hơn bất kỳ lỗ đen nào được biết đến. Các lỗ đen như vậy đã được dự đoán, nhưng chưa bao giờ được phát hiện trước đó.
Lỗ đen của Milky Way có ngọn lửa
Nói về Dải Ngân hà, lỗ đen siêu lớn trong thiên hà nhà chúng ta có một thứ gì đó rất kỳ lạ. Thông thường, đĩa bồi tụ của lỗ đen phát sáng nhiều hơn khi hoạt động nhiều hơn, bởi vì nhiều vật chất hơn cọ xát với nhau và tạo ra ma sát. Vào tháng Năm, tất cả đều bình tĩnh đối với hố đen trung tâm của Dải Ngân hà, Sagittarius A *.
Sau đó, các nhà thiên văn nhận thấy một ngọn lửa kỳ lạ, với lỗ đen phát sáng mà các nhà thiên văn học sáng nhất từng thấy, ít nhất là trong phổ hồng ngoại.
Không rõ ngọn lửa kỳ lạ đó là gì, nhưng các nhà khoa học nghĩ rằng ngọn lửa đã được gây ra khi một vật thể hoặc ngôi sao bụi bặm có hình dạng gần gũi với Nhân Mã A *.
Các lỗ đen lớn nhất hình thành trong tích tắc
Các thiên thể khổng lồ như Nhân Mã A * có vẻ như chúng phải tồn tại mãi mãi để hình thành, nhưng hóa ra những lỗ đen lớn nhất trong vũ trụ có khả năng hình thành trong chớp mắt, nói theo vũ trụ.
Một nghiên cứu được công bố vào tháng 6 cho thấy rằng các lỗ đen siêu lớn có thể đã hình thành trong 800 triệu năm đầu tiên của lịch sử vũ trụ - và tất cả những gì nó cần là một đám mây khí lớn. Khi các đám mây khí tích tụ và ràng buộc trọng lực, chúng sẽ sụp đổ dưới trọng lượng của chính chúng, tạo thành một lỗ đen nhỏ mà không cần một ngôi sao siêu tân tinh. Những cái gọi là "lỗ đen sụp đổ trực tiếp" sau đó sẽ tiếp tục cản trở vật chất với tốc độ phồng rộp, tăng gấp 10.000 lần trong khoảng thời gian chỉ 150 triệu năm.
Tại thời điểm đó, họ chỉ dừng lại - để lại đằng sau những lỗ đen siêu lớn rải rác vũ trụ của chúng ta ngày nay.
UFO bay ra khỏi hố đen
Có gì lạ hơn một lỗ đen? Một UFO bay ra khỏi một. Tuy nhiên, trong trường hợp này, UFO là viết tắt của dòng chảy cực nhanh và đó là một cơn gió nóng dường như thổi ra từ đĩa bồi tụ của lỗ đen.
Một nghiên cứu được công bố vào tháng 8 cho thấy những UFO này có thể giải thích tại sao không gian gần trung tâm của các thiên hà lại tương đối thiếu vật chất. Các nghiên cứu cho thấy các UFO từ các lỗ đen siêu lớn tại các trung tâm thiên hà có thể hoạt động giống như những bông tuyết, đẩy tất cả các vật chất phụ trong vùng lân cận ngay lập tức của một lỗ đen cách xa ngoại vi của nó.
Hành tinh 9 thực sự có thể là một lỗ đen
Nói về các vật thể không xác định, thiên thể bí ẩn trong hệ mặt trời của chúng ta có tên là Hành tinh 9 thực sự có thể là một lỗ đen có kích thước bằng quả bưởi.
Có một số vật thể lạ, vượt ra khỏi Sao Hải Vương, hoạt động như thể chúng đang bị chi phối bởi lực hấp dẫn của một số vật thể gần đó mà chúng ta không thể nhìn thấy. Chúng quay quanh tám hành tinh khác và chúng dường như được định hướng trong một mặt phẳng khác.
Một số nhà lý thuyết đã thực hiện các tính toán và kết luận rằng có một hành tinh ngoài kia - với quỹ đạo mạnh mẽ - gấp khoảng 10 đến 20 lần khối lượng Trái đất. Nhưng trong một nghiên cứu được công bố vào tháng 10, các nhà khoa học khác đã thực hiện việc bẻ số riêng biệt đã phát hiện ra rằng một lỗ đen nguyên thủy nhỏ bé, to bằng quả bưởi, cũng có thể giải thích hành vi kỳ lạ của những vật thể xuyên sao Hải Vương này.
Gửi tin nhắn qua một lỗ đen sẽ làm cho nó bay hơi
Lỗ đen có thể là lỗ sâu đục vào một vũ trụ thay thế. Nhưng đừng bận tâm gửi tin nhắn qua lỗ sâu đến ai đó trong vũ trụ ngoài hành tinh đó.
Vào tháng 8, các nhà khoa học phát hiện ra rằng việc gửi ngay cả một thông điệp nhỏ qua lỗ đen sẽ làm thay đổi lỗ đen, khiến nó bay hơi. Thông điệp đầu tiên được truyền qua lỗ sâu sẽ thu nhỏ 30% lỗ đen nhận được và mỗi tin nhắn tiếp theo sẽ thu nhỏ lỗ đen hơn nữa - trong khi mang ngày càng ít thông tin. Chỉ sau một vài lần truyền, tin nhắn sẽ không mang thông tin và lỗ đen nhận được sẽ biến mất.
Người ngoài hành tinh có thể bắn tia laser vào lỗ đen
Đáng tiếc! Đáng tiếc! Đáng tiếc! Lỗ đen có thể không chỉ nuôi sống sự sống trên thế giới ngoài hành tinh; họ cũng có thể cho phép người ngoài hành tinh điều hướng thiên hà. Bằng cách bắn tia laser vào các lỗ đen, người ngoài hành tinh tiên tiến có thể phát nổ các photon, hoặc các hạt ánh sáng, xung quanh các giếng trọng lực bao quanh các lỗ đen. Những photon này sẽ quay xung quanh và quay trở lại máy thu, nhưng trong quá trình chúng sẽ tạo ra một số động lượng của lỗ đen và biến nó thành năng lượng. Khi photon quay trở lại, người ngoài hành tinh có thể chuyển đổi năng lượng đó thành động lượng để cung cấp năng lượng cho sự di chuyển của chúng qua thiên hà và quá trình này có thể lặp đi lặp lại nhiều lần.
Chúng tôi có thể giải cứu bạn khỏi một lỗ đen
Khi bạn phóng to qua chân trời sự kiện của lỗ đen, thời gian chậm lại, bạn sẽ căng ra như mì spaghetti và bị xé thành mảnh vụn, phải không? Không quá nhanh. Có thể có một cách để giải cứu mọi người khỏi những cái bẫy chết chóc trên trời này, ít nhất là theo một lý thuyết mới.
Theo lý thuyết đó, có thể có một cách để vướng vào hai lỗ đen. (Sự vướng víu lượng tử là hiệu ứng kỳ lạ, thường chỉ thấy ở quy mô hạ nguyên tử nhỏ, trong đó hai hạt hoặc vật thể liên kết chặt chẽ với nhau trong khoảng cách rộng lớn.) Không ai từng cố gắng vướng vào vật thể có thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng giả sử là có một cách để vướng vào hai vật thể to như lỗ đen, có thể sử dụng chúng như một cách để dịch chuyển tức thời giữa hai địa điểm. Trong trường hợp đó, nếu bạn vô tình rơi vào hố đen, có thể có một cách để đưa bạn ra ngoài - mặc dù ở một thời gian và địa điểm khác.
Quay lỗ đen có thể làm cho du lịch siêu âm nhẹ nhàng
Khóa lại, đeo tai nghe chống ồn và thư giãn - bạn sắp nhảy vào một lỗ đen quay tròn. Chắc chắn, có một cơ hội rất lớn bạn sẽ bị xé thành mảnh vụn và không bao giờ được nhìn thấy nữa, nhưng ít nhất một số nhà vật lý nghĩ rằng đi vào một lỗ đen quay tròn thực sự có thể là một trải nghiệm hoàn toàn khác. Trong thực tế, quay lỗ đen có thể giống như cổng thời gian nhẹ nhàng.
Chúng ta hãy giả sử rằng lỗ sâu đục tồn tại và lỗ đen là cách xâm nhập vào chúng. Một số loại hố đen siêu lớn, như người khổng lồ hiền lành ở trung tâm thiên hà của chúng ta, không xoay quá nhiều. Và các tính toán mới cho thấy rằng việc di chuyển vào một lỗ đen như vậy thậm chí sẽ không tạo ra một chuyến đi gập ghềnh, bởi vì vòng quay chậm của nó có nghĩa là co lại và kéo dài không đáng kể, và sẽ nằm trong phạm vi căng thẳng mà tàu vũ trụ có thể xử lý.
