Những phát hiện khó tin nhất về hố đen trong năm 2021

Hố đen quay nhanh nhất

Vào tháng 2/2021, các nhà vật lý đã xem xét lại thành phần của một "quái vật vũ trụ" ở trung tâm của hệ thống Cygnus X-1, cũng là nơi có hố đen đầu tiên từng được xác nhận tồn tại. Được phát hiện ban đầu cách đây gần 60 năm, hố đen Cygnus X-1 có khối lượng lớn hơn 50% so với suy đoán ban đầu, lớn gấp 21 lần khối lượng Mặt trời và quay gần bằng tốc độ ánh sáng, đặt ra một kỷ lục mới về tốc độ quay của hố đen.

Hố đen Cygnus X-1 cách chúng ta khoảng 7.200 năm ánh sáng và đang dần "nuốt chửng" một ngôi sao xanh khổng lồ, cung cấp cho các nhà nghiên cứu những hiểu biết mới về quá trình này.

Hiệu ứng mì ống

Khi một ngôi sao lang thang tiến đến quá gần hố đen, lực hấp dẫn sẽ kéo nó thành những sợi dài mắc kẹt ở miệng hố đen. Quá trình này được gọi là hiệu ứng mì ống (spaghettification). Vào tháng 5/2021, các nhà nghiên cứu lần đầu tiên phát hiện ra một ngôi sao đang bị hố đen "ăn ngấu nghiến". Hố đen này có khối lượng gấp 30 triệu lần Mặt trời và nằm ở trung tâm thiên hà cách Trái Đất 750 triệu năm ánh sáng. Ngoài việc thu thập được những dữ liệu quan trọng về hiệu ứng mì ống, những quan sát trên còn giúp các nhà khoa học hình ảnh hóa quá trình tiêu hóa một ngôi sao.

Mô hình sóng hấp dẫn phát ra từ 2 hố đen khi chúng di chuyển theo hình xoắn ốc. (Ảnh: NASA)

LIGO chứng minh nhà vật lý học Stephen Hawking đã đúng

Tháng 6/2021, Đài quan sát Sóng hấp dẫn Giao thoa kế Laser (LIGO) quan sát 2 hố đen khổng lồ sáp nhập với nhau. Họ phát hiện ra rằng khu vực bề mặt sau đó của hố đen lớn hơn hai hố đen kết hợp với nhau ban đầu. Ngoài việc cung cấp dữ liệu, những phát hiện trên còn giúp chứng minh phỏng đoán năm 1971 từ nhà vật ký thiên văn Stephen Hawking, còn được biết tới là thuyết khu vực hố đen. Lý thuyết này khẳng định không có khả năng khu vực bề mặt của hố đen giảm dần qua thời gian, một định luật mà nhà vật lý Hawking rút ra từ thuyết tương đối rộng của Einstein cùng với những hiểu biết của ông.

Trong khi những kết quả trên là một chiến thắng cho nhà vật lý Hawking thì chúng đã để lại một vấn đề làm đau đầu các nhà vật lý. Theo cơ chế lượng tử, các hố đen có thể co lại và bốc hơi nhưng vẫn chưa rõ làm thế nào để phù hợp với định luật của Hawking rằng khu vực bề mặt của chúng luôn tăng lên.

Hố đen và sao neutron sáp nhập với nhau

Hồi tháng 6/2021, lần đầu tiên LIGO đã quan sát được các hố đen đang sáp nhập với các thực thể được gọi là sao neutron. Cùng với các hố đen, sao neutron là kết quả từ cái chết của một ngôi sao khổng lồ sau vụ nổ siêu tân tinh. Trong khi trước đó LIGO đã quan sát được những dấu hiệu của các cuộc sáp nhập hố đen và sao neutron thì cho tới năm nay, sự kiện này mới được chứng minh là đã xảy ra.

Bão hố đen

Hầu hết chúng ta đều biết mỗi thiên hà đều có một hố đen siêu nặng ở trung tâm nhưng các nhà khoa học vẫn chưa rõ những tác động của nó đến thiên hà. Một nghiên cứu được công bố vào tháng 6/2021 đã cho thấy những trận gió tốc độ cao đã được thổi từ một thiên hà 13 tỷ năm tuổi, gần bằng tuổi của vũ trụ. Đây là minh chứng cho thấy sự tồn tại của gió thiên hà, được thổi từ hố đen siêu nặng khi chúng "tiêu hóa" bụi và khí.

(Ảnh minh họa: ALMA)

Ngoài ra, những trận gió siêu mạnh lên tới 1,8 triệu km/h có thể thổi các vật chất khắp thiên hà và ẩn giấu sự hình thành sao. Điều đó cho thấy các thiên hà và các hố đen có sự liên kết chặt chẽ và lâu đời với nhau.

Tiếng vọng ánh sáng chứng minh nhà khoa học Einstein đã đúng

Tháng 7/2021, các nhà thiên văn học đã ghi lại được tia X phát ra từ một hố đen siêu nặng ở trung tâm thiên hà xoắn có tên là Zwicky cách chúng ta 1,8 tỷ năm ánh sáng. Các nhà khoa học không chỉ phát hiện ra ánh sáng từ phía trước hố đen mà còn phát hiện ra hiện tượng tiếng vọng ánh sáng lạ lùng. Điều đó tức lạ hố đen đã bóp méo không thời gian mạnh đến nỗi ánh sáng được kéo từ mặt này sang mặt kia của hố đen.

Những hố đen lang thang định cư ở Dải Ngân hà

Khoảng 12 hố đen khổng lồ có thể đang lang thang ở rìa của Dải Ngân hà. Phát hiện này được đưa ra vào tháng 8/2021 khi các nhà nghiên cứu công bố một mô hình mới về sự va chạm thiên hà. Trong những sự kiện vĩ đại như vậy, lực hấp dẫn có thể khiến các hố đen siêu nặng, với khối lượng lớn gấp hàng triệu tới hàng tỷ lần Mặt trời, trôi lơ lửng và lang thang trong vũ trụ. Một số hố đen này cuối cùng sẽ định cư ở các thiên hà, chẳng hạn thiên hà có kích cỡ như Dải Ngân hà có thể chứa khoảng trung bình 12 hố đen như vậy. Các nhà thiên văn học hy vọng sẽ phát hiện ra cách thức nghiên cứu những "kẻ khổng lồ" này để xem liệu các mô hình của họ có chính xác hay không.

(Ảnh minh họa: Getty)

Phát hiện cặp đôi hố đen gần nhất

Tháng 12/2021, kính thiên văn đã ghi lại bằng chứng của cặp đôi hố đen gần với hành tinh của chúng ta nhất. Cặp hố đen này nằm trong chòm sao Bảo Bình cách Trái Đất 89 triệu năm ánh sáng. Cặp hố đen trước đó từng được ghi nhận nằm xa hơn cặp hố đen này 5 lần. Điều đó tức là các nhà khoa học có cơ hội để nghiên cứu những hệ thống này chi tiết hơn trước đó.

(Ảnh: ESO/Voggel et al)

Cả hai hố đen trên đều rất nặng với hố đen lớn có khối lượng gấp 154 triệu lần Mặt trời và hố đen nhỏ hơn gấp 6,3 triệu lần ngôi sao của chúng ta. Chúng quay quanh nhau với khoảng cách chỉ 1.600 năm ánh sáng và có thể sẽ sáp nhập với nhau thành một hố đen khổng lồ trong khoảng 250 triệu năm nữa.

Hố đen "ngoại cỡ"

Một thiên hà nhỏ bé nằm cách chúng ta 820.000 năm ánh sáng dường như ẩn chứa một điều kỳ lạ. Thiên hà lùn Leo I, nhỏ hơn Dải Ngân hà 50 lần, có một hố đen ngoại cỡ với khối lượng tương đương hố đen trong Dải Ngân hà của chúng ta.

Ảnh: Thiên hà lùn Leo I có một hố đen khổng lồ ở trung tâm. (Ảnh: ESA)

Các nhà thiên văn học vẫn đang cố gắng lý giải làm thế nào một hố đen khổng lồ như vậy lại cư ngụ trong thiên hà nhỏ bé trên. Việc tìm câu trả lời chính xác cho sự tiến hóa của hố đen và thiên hà sẽ phải chờ trong những năm tới.

Phát hiện cặp hố đen sắp lao vào nhau ở khoảng cách gần Trái đất chưa từng thấy Giới thiên văn học phát hiện cặp siêu hố đen gần Trái đất nhất từ trước tới nay, có điều cặp đôi này đang trên ...

Hố đen siêu khối lượng phun vật chất sau khi xé toạc sao Các nhà thiên văn theo dõi một ngôi sao tới gần hố đen có khối lượng gấp 20 triệu lần Mặt Trời và bị "ăn ...