NASA công bố mô phỏng hố đen khiến người xem phấn khích “tột độ”

Trong không gian, không ai có thể nghe thấy bạn la hét; còn trong hố đen, không ai có thể thấy bạn biến mất.

Stephen Hawking

Vào tháng Tư năm nay, các nhà thiên văn tiết lộ một trong những thành tựu khoa học vĩ đại nhất của nhân loại – những hình ảnh đầu tiên của một hố đen.

Bức ảnh đầu tiên về hố đen thật sự gây chấn động với giới học thuật, tuy nhiên với quần chúng, bức ảnh thật sự… “mờ nhạt”. Một nhóm các nhà khoa học tâm huyết đã cống hiến rất nhiều thời gian và xử lý một khối lượng dữ liệu khổng lồ để đạt được bức ảnh “mờ nhạt” này. Và nhóm này cũng hứa sẽ đạt được một bức ảnh sắc nét hơn vào một ngày nào đó. Chưa cần phải chờ tới lúc đó, NASA đã tung ra một mô phỏng kỳ vĩ về hình ảnh lỗ đen sẽ trông như thế nào với độ sắc nét được ví như là “một khối tinh thể”.

Trước đó, cách duy nhất để nhìn vào một lỗ đen là bằng cách gián tiếp: quan sát ảnh hưởng của nó lên môi trường xung quanh chứ không nhìn trực tiếp vào chính nó. Bởi bản chất của lỗ đen là nuốt chửng ánh sáng, làm cho nó tàng hình với mắt thường.

Hố đen là một thiên thể tạo ra một trường hấp dẫn mạnh đến nỗi không có gì trong vùng lân cận của nó – kể cả ánh sáng – có thể trốn thoát.

Ngay trên rìa ở mặt trong của chân trời sự kiện, ngưỡng để thoát khỏi sức hút của lỗ đen, bạn cần phải di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng – và theo thuyết tương đối đặc biệt của Einstein, không có gì trong vũ trụ có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ của ánh sáng. Cái bóng chân trời sự kiện của lỗ đen ở trung tâm thiên hà Messier 87 chính là hình ảnh mà các nhà thiên văn đã đầu tư thời gian và công sức lưu giữ lại.

Dải khuyên tai màu cam trong hình ảnh là đĩa bồi tụ của lỗ đen – một đĩa xoay phẳng tạo nên từ khí, bụi, và các mảnh vỡ sao cuộn tròn quanh lỗ đen. Ta có thể thấy đĩa này vì lực hấp dẩn khổng lồ của lỗ đen gia tốc các hạt quay và làm chúng va vào nhau, giải phóng năng lượng qua tia X và tia gamma. Các tia này có thể quan sát được bằng các máy móc chuyên dụng, giúp ta lưu giữ được hình ảnh về lỗ đen này.

Mô phỏng đáng kinh ngạc dưới đây, phát hành bởi trung tâm Goddard Space Flight của NASA trong tuần lễ hố đen của họ, thể hiện cách mà trường hấp dẫn cực mạnh bẻ cong trường nhìn ánh sáng của chúng ta bằng cách thay đổi đường đi của tia sáng khi nó bay vào từ những khu vực khác nhau của cái đĩa, tạo nên một hình ảnh kì dị, méo mó.

Phần đĩa ở gần hố đen sẽ quay tiệm cận với tốc độ ánh sáng, trong khi phần đĩa phía ngoài quay chậm hơn. Từ trường biến thiên xuyên qua chiếc đĩa xoáy này, hình thành nên những đốm màu sáng rồi biến mất. Tốc độ khác nhau giữa phần bên trong và bên ngoài của chiếc đĩa kéo những cái đốm này dãn ra, tạo thành những vệt giống như là những làn xe trong chiếc đĩa.

Quan trọng hơn cả, mô phỏng mới này đưa ra hình ảnh chiếc đĩa từ bên cạnh thay vì trên xuống. Ở góc độ này ánh sáng từ phía sau hố đen bị bẻ cong tạo nên hình ảnh như một đường cong hay cái bướu lên phía trên hố đen. Và nữa, nếu bạn nhìn kĩ hơn, phần phía bên trái sáng hơn phần phía bên phải. Mô phỏng thể hiện rằng khí trôi về phía chúng ta sẽ sáng hơn vì một hiện tượng gọi là di chuyển tương đối tính, hay Doppler, những tia sáng – giống như ánh sáng của ngọn hải đăng sẽ sáng nhất khi nó chỉ trực tiếp vào chúng ta, mờ hơn khi nó quay ra phía khác.

Mô phỏng như thế này giúp chúng ta hiểu được những thứ chúng ta không thể thấy được nhưng hiện tại đang diễn ra xung quanh lỗ đen, và chúng giúp ta nắm được cái mà mình thực sự đang nhìn vào, một bức ảnh thực kinh ngạc mà chúng ta có được.

Dịch bởi: Khánh Toàn, Đàm Quang Tiến

Bài viết gần đây nhất:

• Nhật Thực Lai – Hiện tượng hiếm gặp của Thế kỉ 21
• [2023-03-25] Ngày hội Techday trường TH & THCS FPT
• [2023-03-04] DACxPIRL: Sự kiện “Tiệc trăng sao”
• [2023-02-23] DAC tại Ngày hội “Trải nghiệm – Sáng tạo trường THCS Đức Trí”
• TẤT CẢ NHỮNG GÌ BẠN CẦN BIẾT VỀ SAO CHỔI XANH LÁ – C/2022 E3 (ZTF)