Sau gần 2 năm nỗ lực kiên trì, một nhóm nghiên cứu quốc tế đã “trình làng” bức ảnh chụp đầu tiên về hố đen.
Vào tháng 4 năm 2017 , 8 kính viễn vọng vô tuyến trên toàn cầu đều quay về cùng một hướng. Mục tiêu của chúng đầy tham vọng: ghi lại bóng của chân trời sự kiện của một hố đen siêu khối lượng . Hôm nay, chúng đã hé lộ hình ảnh đầu tiên về hố đen (lỗ đen) ở trung tâm Messier 87, một thiên hà khổng lồ trong cụm thiên hà Virgo gần đó.
Tất nhiên, bởi vì các hố đen tạo ra một trường trọng lực mạnh đến mức không có gì – kể cả ánh sáng - có thể thoát khỏi chúng, nên bức ảnh này không phải là chụp trực tiếp hố đen mà chỉ là bóng của nó (do để nhìn thấy bất kỳ vật thể nào, ánh sáng phải phản chiếu từ vật đó đến mắt chúng ta). Cụ thể, hình ảnh này hé lộ chân trời sự kiện của hố đen, vòng xoáy của bụi và khí và các ngôi sao, và quan trọng hơn cả, là ánh sáng (và hình ảnh) bao xung quanh rìa của hố đen trước khi bị hút vào bên trong, và bóng của hố đen ở phía bên kia.
Liên minh Kính viễn vọng Chân trời (EHT ) đã có thể đạt được kỳ tích đáng kinh ngạc này bằng cách sử dụng một hiện tượng gọi là đo giao thoa. Nếu bạn đồng thời sử dụng hai kính viễn vọng cách xa nhau, bạn có thể kết hợp các quan sát theo một cách thức đáng kinh ngạc. Các kính viễn vọng càng xa nhau, hình ảnh càng chính xác. Các kính viễn vọng của EHT trải dài trên khắp thế giới, từ Chile và Tây Ban Nha đến Hawaii và Mexico, đến tận Nam Cực. Kết hợp lại, chúng có sức mạnh của một kính thiên văn đơn lẻ với kích thước ngang bằng Trái đất, cách thức duy nhất cho phép chúng thu thập đủ thông tin để có thể quan sát thiên hà M87 được như thế này.
“Nếu được bao bọc trong một vùng sáng, như một đĩa khí phát quang, chúng tôi hy vọng một hố đen sẽ tạo ra một vùng tối tương tự như một cái bóng – điều đã được dự đoán bởi thuyết tương đối rộng của Einstein nhưng chúng ta chưa từng thấy trước đây”, Heino Falcke chủ tịch Hội đồng Khoa học EHT từ Đại học Radboud, Hà Lan giải thích trong một tuyên bố . “Cái bóng này, gây ra bởi sự uốn cong hấp dẫn và sự tóm bắt ánh sáng của đường chân trời sự kiện, đã hé lộ rất nhiều về bản chất của những vật thể ấn tượng này và đã cho phép chúng ta đo đạc khối lượng khổng lồ của hố đen M87.”
M87 là một thiên hà hình elip cách chúng ta 54 triệu năm ánh sáng, và hố đen siêu lớn của nó lớn hơn nhiều so với hố đen ở trung tâm thiên hà chúng ta. Nó có khối lượng gấp 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt trời và trải dài 40 tỷ km. Cái bóng mà nó tạo ra, được chụp bởi EHT lớn hơn 2,5 lần.
“Một khi chúng tôi chắc chắn đã chụp được cái bóng, chúng tôi có thể so sánh các quan sát của chúng tôi với các mô hình máy tính giả lập, bao gồm cấu trúc vật lý của không gian bị biến dạng, vật chất dư nhiệt và các từ trường mạnh. Thật đáng kinh ngạc, nhiều đặc điểm của hình ảnh quan sát khá phù hợp với sự hiểu biết trên lý thuyết của chúng tôi”, Paul TP Ho, thành viên Hội đồng quản trị EHT và Giám đốc Đài quan sát Đông Á (East Asian Observatory). “Điều này khiến chúng tôi khá tự tin về việc diễn giải các quan sát của chúng tôi, bao gồm cả ước tính của chúng tôi về khối lượng của hố đen”.
Việc quan sát được hố đen là một kỳ công không thể tin được, nhưng nó cũng là một thử nghiệm quan trọng đối với lý thuyết tương đối tổng quát của Einstein, cơ học lượng tử và một số lý thuyết vật lý thiên văn nhất định. Chi tiết của những phát hiện này đã được công bố trong nhiều bài báo trên Tạp chí Astrophysical Journal Letters (Tạp chí Vật lý thiên văn) .
Tuy nhiên, chúng ta vẫn không biết những gì bên trong một hố đen, và cho đến nay chúng ta có rất ít sự hiểu biết chắc chắn về những gì xoay quanh chúng. Các quan sát của chúng tôi về các đối tượng này hầu như chỉ là gián tiếp, tạo ra các mô phỏng và mô hình. Chúng tôi nhìn thấy tác dụng của chúng hơn là bản thân các đối tượng. Nhờ dự án đột phá này, giờ đây chúng ta đã đạt đến được ranh giới giữa vũ trụ và những gì nằm bên trong một hố đen.
Quang Khánh biên dịch (theo Ifl Science)
Video: