Các nhà thiên văn học tại Đại học Texas ở Austin và Đại học Harvard đã kiểm tra một nguyên lý cơ bản của lỗ đen về việc vật chất hoàn toàn biến mất khi bị cuốn vào trong đó. Kết quả của họ mang lại một thử nghiệm thành công khác cho thuyết tương đối rộng của Albert Einstein.
Hầu hết các nhà khoa học đồng ý rằng lỗ đen được bao quanh bởi cái gọi là chân trời sự kiện. Một khi vật chất hoặc năng lượng tới đủ gần lỗ đen, nó sẽ không thể thoát ra mà bị kéo vào bên trong nó. Mặc dù đó là điều mà đa số tin tưởng, sự tồn tại của chân trời sự kiện vẫn chưa được chứng minh.
"Toàn bộ mục tiêu của chúng tôi là đưa ý tưởng về chân trời sự kiện vào khoa học thực nghiệm, và tìm xem liệu nó có thực sự tồn tại hay không," Pawan Kumar - giáo sư vật lý thiên văn ở Đại học Texas ở Austin cho biết.
Các lỗ đen siêu nặng được cho rằng tồn tại ở trung tâm hầu hết mọi thiên hà. Nhưng một số nhà lý thuyết gợi ý rằng có thứ gì đó khác ở đó - không phải một lỗ đen, mà là một vật thể siêu nặng kì lạ hơn thế mà bằng cách nào đó có thể tránh được việc bị sụp đổ hấp dẫn vào một kỳ dị được bao quanh bởi chân trời sự kiện. Ý tưởng này dựa trên lý thuyết được hiệu chỉnh của thuyết tương đối rộng Einstein.
Trong khi một kỳ dị không có bề mặt cụ thể thì vật thể trong giả định này có một bề mặt rắn. Vì vậy vật chất bị kéo đến gần - chẳng hạn như một ngôi sao - sẽ không rơi vào lỗ đen, mà va chạm với bề mặt đó và bị phá huỷ.
Kumar cùng sinh viên đã tốt nghiệp của ông là Wenbin Lu, và Ramesh Narayan - một nhà lý thuyết ở Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian - đã thực hiện một kiểm tra để xác nhận xem ý tưởng nào là đúng với thực tế.
"Chúng tôi không có nhiều mục tiêu tìm ra bề mặt rắn," Kumar nói, "mà để đẩy xa thêm giới hạn của hiểu biết và tìm ra bằng chứng cụ thể về việc thực sự có một chân trời sự kiện quanh các lỗ đen."
Nhóm nghiên cứu xác định được điều mà kính thiên văn có thể nhìn thấy khi một ngôi sao va chạm với bề mặt rắn của vật thể siêu nặng được giả định ở trung tâm của một thiên hà gần: khí của ngôi sao sẽ bao phủ quanh vật thể và phát sáng trong nhiều tháng hay thậm chí có thể là nhiều năm.
Khi đã biết cần phải tìm kiếm thứ gì, nhóm nghiên cứu xác định xem việc đó xảy ra thường xuyên tới mức nào trong vũ trụ để có thể được nhìn thấy, nếu như bề mặt rắn đó là có thật.
"Chúng tôi ước tính tần suất sao rơi vào các lỗ đen siêu nặng," Lu nói. "Gần như mọi thiên hà đều có một lỗ đen như vậy, nhưng chúng tôi chỉ xem xét những cái nặng nhất, có khối lượng khoảng 100 triệu lần Mặt Trời hoặc hơn. Có khoảng một triệu lỗ đen như vậy ở khoảng cách vài tỷ năm ánh sáng tính từ Trái Đất."
Tiếp đó các nhà khoa học tìm kiếm một kho lưu trữ dữ liệu quan sát gần đây qua kính thiên văn. Pan-STARRS, một kính thiên văn 1,8 mét ở Hawaii, gần đây đã hoàn thành một dự án khảo sát một nửa bầu trời của Bắc bán cầu. Kính thiên văn này đã quét qua khu vực này lặp đi lặp lại trong 3,5 năm để tìm kiếm những vật thể đặc biệt sáng vào một thời điểm nhất định trước khi tắt đi. Mục đích của họ là tìm những loé sáng tương ứng với tín hiệu được trông đợi ở một ngôi sao khi nó rơi vào vật thể khổng lồ được dự đoán và va chạm với bề mặt của nó.
"Biết được tần suất của các sao rơi vào các lỗ đen và số lượng lỗ đen trong vùng vũ trụ lân cận, chúng tôi tím được có bao nhiêu chớp sáng mà Pan-STARRS có thể xác định được trong chu kỳ 3,5 năm. Theo tính toán thì nó cần quan sát được hơn 10 chớp sáng đó, nếu như bề mặt rắn là có thật," Lu nói.
HỌ KHÔNG TÌM THẤY TRƯỜNG HỢP NÀO!
"Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy một số, và có lẽ là tất cả mọi lỗ đen đều có chân trời sự kiện và vật chất thực sự biến mất khỏi vũ trụ quan sát được khi bị kéo vào những vật thể kì lạ này, đúng như chúng ta đã dự đoán nhiều thập kỷ qua," Narayan nói. "Thuyết tương đối rộng đã vượt qua được thêm một cuộc kiểm tra quan trọng nữa."
Nhóm nghiên cứu đang đề xuất việc mở rộng kiểm tra với kính thiên văn lớn hơn nữa là kính LSST đang được xây dựng ở Chile, với đường kính 8,4 mét. Giống như Pan-STARRS, LSST sẽ khảo sát bầu trời để tìm những điểm sáng đặc biệt, nhưng với độ nhạy cao hơn rất nhiều.
Bryan
Theo Science Daily
---
Đọc thêm để tham khảo
- Thuyết tương đối và việc khắc phục những hạn chế của cơ học Newton
