Khi nói đến nhiều bí ẩn của Vũ trụ, một thể loại đặc biệt được dành riêng cho các lỗ đen. Vì chúng không thể nhìn thấy bằng mắt thường, chúng vẫn không bị phát hiện và các nhà khoa học buộc phải dựa vào việc nhìn thấy những tác động của lực hấp dẫn mãnh liệt của chúng đối với các ngôi sao và đám mây khí gần đó để nghiên cứu chúng.
Điều đó có thể sắp thay đổi, nhờ một nhóm từ Đại học Cardiff. Tại đây, các nhà nghiên cứu đã đạt được một bước đột phá có thể giúp các nhà khoa học khám phá hàng trăm lỗ đen trên khắp vũ trụ.
Dẫn đầu bởi Tiến sĩ Mark Hannam từ Trường Vật lý và Thiên văn học, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một mô hình lý thuyết nhằm dự đoán tất cả các tín hiệu sóng hấp dẫn tiềm năng có thể được tìm thấy bởi các nhà khoa học làm việc với máy dò sóng quan sát sóng giao thoa kế laser (LIGO) .
Các máy dò này, hoạt động như micro, được thiết kế để tìm kiếm tàn dư của các vụ va chạm lỗ đen. Khi chúng được bật, nhóm nghiên cứu Cardiff hy vọng nghiên cứu của họ sẽ hoạt động như một loại người hướng dẫn sử dụng người hướng dẫn, và giúp các nhà khoa học tìm ra những gợn sóng va chạm mờ nhạt - được gọi là sóng hấp dẫn - diễn ra hàng triệu năm trước.
Được tạo thành từ các nhà nghiên cứu sau tiến sĩ, nghiên cứu sinh và cộng tác viên từ các trường đại học ở châu Âu và Hoa Kỳ, nhóm Cardiff sẽ làm việc với các nhà khoa học trên khắp thế giới khi họ cố gắng làm sáng tỏ nguồn gốc của Vũ trụ.
Sự quay vòng nhanh chóng của các lỗ đen sẽ khiến các quỹ đạo chao đảo, giống như những lần lắc lư cuối cùng của một vòng quay trước khi nó rơi xuống, ông Han Hannam nói. Những con lắc lư này có thể làm cho các lỗ đen vạch ra những con đường hoang dã xung quanh nhau, dẫn đến tín hiệu sóng hấp dẫn cực kỳ phức tạp. Mô hình của chúng tôi nhằm dự đoán hành vi này và giúp các nhà khoa học tìm thấy các tín hiệu trong dữ liệu máy dò.
Hiện tại, mô hình mới đã được lập trình thành mã máy tính mà các nhà khoa học LIGO trên toàn thế giới đang chuẩn bị sử dụng để tìm kiếm các vụ sáp nhập lỗ đen khi máy dò bật.
Tiến sĩ Hannam nói thêm: Đôi khi quỹ đạo của những lỗ đen quay tròn này trông hoàn toàn rối rắm, giống như một quả bóng dây. Nhưng nếu bạn tưởng tượng quay xung quanh với các lỗ đen, thì tất cả trông rõ ràng hơn nhiều, và chúng ta có thể viết ra các phương trình để mô tả những gì đang xảy ra. Nó giống như nhìn một đứa trẻ trên một chuyến đi chơi công viên giải trí tốc độ cao, dường như vẫy tay xung quanh. Từ bên lề, nó không thể nói được những gì họ đang làm. Nhưng nếu bạn ngồi cạnh họ, họ có thể ngồi yên hoàn toàn, chỉ đưa bạn ngón tay cái lên.
Nhưng tất nhiên, vẫn còn nhiều việc phải làm: Cho đến nay, chúng tôi chỉ bao gồm các hiệu ứng suy đoán này trong khi các lỗ đen xoắn ốc với nhau, tiến sĩ Hannam nói. Chúng tôi vẫn cần phải làm việc chính xác những gì các spin làm khi các lỗ đen va chạm.
Vì vậy, họ cần thực hiện các mô phỏng máy tính lớn để giải các phương trình Einstein trong những khoảnh khắc trước và sau khi va chạm. Họ cũng cần phải tạo ra nhiều mô phỏng để thu thập đủ các tổ hợp lỗ đen và hướng quay để hiểu hành vi tổng thể của các hệ thống phức tạp này.
Ngoài ra, thời gian có phần hạn chế cho đội bóng Cardiff. Một khi các máy dò được bật, sẽ chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi phát hiện sóng hấp dẫn đầu tiên. Các tính toán mà Tiến sĩ Hannam và các đồng nghiệp của ông đang đưa ra sẽ phải sẵn sàng kịp thời nếu họ hy vọng tận dụng tối đa chúng.
Nhưng bác sĩ Hannam rất lạc quan. Trong nhiều năm, chúng tôi đã không biết làm thế nào để gỡ rối chuyển động của lỗ đen, ông nói. Bây giờ chúng tôi đã giải quyết được điều đó, chúng tôi biết phải làm gì tiếp theo.
