Sẽ thấy gì nếu như chúng ta nhìn thẳng vào trái tim đen tối của Ngân Hà? Chúng ta sắp tìm ra rồi.
Đội làm việc tại dự án kính thiên văn chân trời sự kiện hay Event Horizon Telescope (EHT)
– Một mạng lưới các kính thiên văn trên toàn cầu sẽ kết hợp với nhau để chụp lấy hình ảnh của một hố đen
– Sẽ tung ra bức ảnh đầu tiên vào ngày 10 tháng 4.
Chân trời sự kiện – Chụp một bức ảnh của một hố đen rất khó. Vì chúng không phát ra hay phản xạ lại bất kì tia sáng nào. Vậy, chúng ta sẽ được nhìn thấy cái gì? “Họ đang cố gắng bắt lấy chiếc bóng của của hố đen.” nhà thiên văn Avi Loeb ở Đại học Harvard nói. Hố đen được bao quanh bởi những vật chất phát sáng trong lúc rơi vào hố đen. Và một phần của chúng sẽ bị “che khuất” bởi chính hố đen.
“Nó rất khác cái bóng gây ra bởi một vật chắn sáng. Vì hố đen không phải là một vật chắn, mà nó hút ánh sáng,” ông Loeb nói tiếp. “Cuối cùng, chúng ta sẽ được nhìn thấy khu vực tối ở bên trong. Được bao quanh bởi một dải ánh sáng nhìn giống như trăng bán nguyệt.”
Hình bán nguyệt đó đã được dự đoán bởi thuyết tương đối hẹp của Albert Einstein.
Vật chất di chuyển về phía chúng ta sẽ nhìn sáng hơn và di chuyển ra xa sẽ bị tối đi. Chúng ta cũng có thể nhìn thấy hiệu ứng của trọng lực khổng lồ của hố đen ở dạng thấu kính hấp dẫn, có thể bẻ cong đường đi của ánh sáng.
ETH nhắm đến hai hố đen lớn nhất trên bầu trời ở trong tầm nhìn của ta. Cái thứ nhất là Sagittarius A*, siêu hố đen ở tâm Ngân Hà. Cái thứ hai là một hố đen còn lớn hơn ở tâm thiên hà M87, nhìn thấy ở chòm sao Xử Nữ.
Mặc dù vậy, bức ảnh của EHT sẽ cực kì nhỏ. Ông Heino Falcke, một nhà thiên văn làm ở ETH, nói rằng bóng của Sagittarius A* được dự đoán có góc nhìn rộng khoảng 50 micro-arc-giây (microarcseconds). Một micro-arc-giây chỉ bằng một dấu chấm, nếu nhìn từ mặt trăng mà thôi.
Độ phân giải của ETH cao nhất là 20 micro-arc-giây. Và có nghĩa rằng chúng ta chỉ nhìn được bức ảnh rất mờ của hai hố đen – nó sẽ không nhìn đẹp giống như hố đen từ phim Interstellar, theo như ông Falcke, hay kể cả hình ảnh giả lập phía dưới.
“Hóa ra rằng những thứ mà chúng ta nghĩ nó lớn như hố đen, đặc biệt là siêu hố đen, thực ra lại là những thứ rất nhỏ trên bầu trời,” ông Dan Marrone nói, một nhà vật lý thiên văn khác làm tại EHT. “Chúng ta cần một cái kính to bằng kích thước Trái Đất.”
Đó là lý do tại sao EHT không chỉ là một kính thiên văn, mà nó là tập hợp của, nhiều kính thiên văn trên toàn cầu đồng bộ để chụp ảnh cùng lúc, ở cùng bước sóng.
Dữ liệu sẽ được công bố vào ngày 10 tháng tư được chụp vào hoạt động năm 2017, có sự tham gia của các đài thiên văn ở Mỹ, Chile, Tây Ban Nha, Mexico và Nam Cực.
Hình ảnh và dữ liệu sẽ giúp chúng ta trả lời một vài trong những câu hỏi lớn nhất trong vật lý. Một điều nữa, chúng ta sẽ có hình ảnh đầu tiên về môi trường bao quanh hố đen, có thể giúp chúng ta xác định nếu lý thuyết của chúng ta về cấu trúc đó là chính xác hay không.
“Kể từ đầu thập niên 70, con người đã cố gắng mô phỏng lại cách mà chất khí bay vào hố đen và có rất nhiều sự bất định”, ông Loeb nói. Nó bao gồm từ trường xung quanh hố đen, đóng vai trò hình thành luồng khí phóng ra như ở M87. Những dòng bức xạ và hạt điện tích hình thành đĩa vật chất xung quanh hố đen, di chuyển với vận tốc gần với ánh sáng. Nhưng chúng ta không chắc làm sao chúng có thể làm như vậy.
Chúng ta cũng có một ý tưởng tốt hơn về việc có hay không chuyện hố đen tuân theo thuyết tương đối rộng của Einstein. “Nếu tôi phải cá cược, thì thôi cá rằng kết quả sẽ không đi ngược lại thuyết tương đối rộng đâu,” ông Samir Mathur ở Đại học Bang Ohio – Hoa Kì.
Chân trời sự kiện của hố đen là chiến tuyến đầu tiên của trận chiến giữa thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử.
Lý thuyết của chúng ta không đúng với điều thực sự xảy ra ở đó. Ông Mathur nói dữ liệu mới dường như chưa làm rõ mọi thứ, bởi vì ánh sáng mà EHT nhận được không đến từ chân trời sự kiên. Nhưng chỉ hơi lệch ra ngoài một tí – ánh sáng thực sự của chân trời sự kiện đã bị hút lấy bởi hố đen rồi.
Chân trời sự kiện của hố đen là chiến tuyến đầu tiên của trận chiến giữa thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử. Lý thuyết của chúng ta không đúng với điều thực sự xảy ra ở đó. Ông Mathur nói dữ liệu mới dường như chưa làm rõ mọi thứ, bởi vì ánh sáng mà EHT nhận được không đến từ chân trời sự kiên. Nhưng chỉ hơi lệch ra ngoài một tí – ánh sáng thực sự của chân trời sự kiện đã bị hút lấy bởi hố đen rồi.
Tuy vậy, hình ảnh này vẫn sẽ là một thành tựu to lớn, kể cả nó không bất ngờ gì. “Chúng ta đã kiểm tra thuyết tương đối rộng trong môi trường này với sóng hấp dẫn, và kết quả cũng giống với những gì chúng ta dự đoán. Nhưng ở đây chúng ta sẽ thấy được nó, và thấy tức là chúng ta tin tưởng rằng nó là thật,” ông Loeb nói.
Tóm tắt:
Họ sẽ tung ra hình ảnh chân trời sự kiện đầu tiên. Hình ảnh thu được có lẽ sẽ không quá rõ nét vì chưa đủ công nghệ. Tuy nhiên sẽ cho chúng ta một số kiểm chứng về thuyết tương đối rộng và gia tăng niềm tin đối với thiên văn học.
