Lỗ đen vũ trụ: Điều bí ẩn lần đầu tiên được nhìn thấy

Tin hay không tin
26/10/2020 10:34
Ngày 10/4/2019 các nhà khoa học thuộc dự án Kính viễn vọng Chân trời sự kiện (Event Horizon Telescopy - EHT) công bố hình...
aa

Ngày 10/4/2019 các nhà khoa học thuộc dự án Kính viễn vọng Chân trời sự kiện (Event Horizon Telescopy – EHT) công bố hình ảnh đầu tiên của một lỗ đen khổng lồ và cái bóng mà nó tạo ra ở trung tâm

Thiên Hà Messier 87 chụp được từ mặt đất. Nhân sự kiện này chúng ta hãy điểm qua quá trình chứng minh sự tồn tại của lỗ đen bằng kỹ thuật xử lý ảnh thu thập từ 5 triệu tỷ bytes dữ liệu trên siêu máy tính có sự phối hợp của trên 200 nhà khoa học từ 8 trạm thiên văn vô tuyến tạo nên kỳ tích này.

lo den vu tru dieu bi an lan dau tien duoc nhin thay
Hình 1: Ảnh lỗ đen do dự án ETH công bố ngày 10/4/2019

Lỗ đen – điều bí ẩn của vũ trụ

Lỗ đen là một vùng có trường hấp dẫn mạnh đến nỗi không có vật chất nào chiếm khối lượngkhông gian nhất định. Được mệnh danh là “quái vật vũ trụ” lỗ đen là một trong những điều bí ẩn nhất trong hành trình khám phá vũ trụ. Lỗ đen mạnh đến nỗi có thể làm cong không – thời gian, vật chất tích tụ xung quanh lỗ đen có nhiệt độ hàng tỷ độ C với vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng. Ánh sáng bị bẻ cong quanh trường hấp dẫn của lỗ đen, tạo ra vòng photon giúp chúng ta nhìn thấy được.

Cách phổ biến nhất để hiểu sự hình thành của một lỗ đen là từ cái chết của một ngôi sao. Hình 2 trình bày 5 giai đoạn cuối cùng của một ngôi sao. Khi các ngôi sao bước vào giai đoạn cuối chúng sẽ phồng lên, giảm khối lượng sau đó nguội đi. Đến một lúc, một vụ nổ mạnh cuối cùng đánh dấu sự hủy diệt của ngôi sao này được gọi là siêu tân tinh. Một vụ nổ sao như vậy ném vật chất ra ngoài không gian nhưng để lại lõi sao. Tuy nhiên, trong tàn dư của một siêu tân tinh, không còn lực nào chống lại lực hấp dẫn đó, nên lõi sao bắt đầu tự sụp đổ. Nếu khối lượng của nó sụp đổ thành một điểm nhỏ vô hạn, một lỗ đen sẽ được sinh ra.Vì lỗ đen bị nén từ khối lượng lớn gấp nhiều lần Mặt Trời vào một điểm nhỏ khiến cho lỗ đen có một trường hấp dẫn khổng lồ, có thể nuốt trọn mọi vất chất kể cả ánh sáng.

Bên trong một lỗ đen: Lỗ đen được tạo ra khi một ngôi sao dù to hay nhỏ chết đi. Khi ngôi sao chết lực hấp dẫn mạnh đến nỗi ánh sáng không thể thoát ra ngoài làm nó không nhìn thấy được. Chỉ có thể phát hiện nó bằng các hiệu ứng trong không gian xung quanh. Các giai đoạn:

lo den vu tru dieu bi an lan dau tien duoc nhin thay
Hình 2: Giai đoạn cuối cùng của một ngôi sao – lỗ đen được hình thành

Tiên đoán sự tồn tại lỗ đen của Albert Einstein và Stephene Hawking

Albert Einstein (1879 – 1955) năm 1916 đưa ra Thuyết tương đối rộng đã tiên đoán sự tồn tại của lỗ đen, một lượng vật chất với khối lượng đủ lớn nằm trong phạm vi đủ nhỏ sẽ làm biến dạng không thời gian, có khả năng nuốt chửng mọi loại vật chất, năng lượng, ánh sáng, bức xạ điện từ,… Theo Thuyết tương đối rộng của A. Einstein, các lỗ đen siêu lớn có thể có khối lượng tương đương với hàng tỷ Mặt Trời. Những “con quái vật vũ trụ” này có khả năng ẩn náu tại trung tâm của hầu hết các thiên hà. Tại Ngân Hà, các nhà khoa học đã phát hiện một lỗ đen lớn ở giữa có tên là Sagittarius A lớn hơn Mặt Trời hơn bốn triệu lần. Vào giữa những năm 1970, S. Hawking (1942-2018) – nhà vật lý Anh có tầm ảnh hưởng nhất từ sau A. Einstein, đã đưa ra giả thuyết rằng các lỗ đen vũ trụ xuất hiện tình trạng “rò rỉ” bức xạ, tan chậm như viên asperin tan trong nước thực sự không hoàn toàn màu đen và giải phóng các hạt. Với giả thuyết này, S. Hawking đã chấm dứt những thắc mắc dai dẳng của các nhà vật lý cho rằng lý thuyết của A. Einstein cho tới nay không thể giải thích được cách di chuyển của các hạt ở bên trong nguyên tử.

Ban đầu, lý thuyết lỗ đen của S. Hawking gây nhiều tranh cãi, tuy nhiên về sau đã trở thành nền tảng gắn kết thuyết tương đối và cơ học lượng tử. S. Hawking nhận thấy những vật thể bên trong các lỗ đen được hình thành bởi lực hấp dẫn và cơ học lượng tử thực sự có thể phát ra các hạt. Đây là một quá trình liên kết lý thuyết cổ điển về lực hấp dẫn với cơ học lượng tử. Cơ chế này gọi là “bức xạ Hawking”, khi các quy luật lượng tử điều khiển quá trình vật lý của nguyên tử và các hạt cơ bản được áp dụng cho các lỗ đen, kết quả cho thấy các lỗ đen phải bức xạ và tồn tại nhiệt độ. Trong quá trình mất đi khối lượng và năng lượng, các lỗ đen sẽ dần dần co lại. Lý thuyết của Hawking trở thành lý thuyết của vạn vật, đưa ra quan niệm hoàn toàn mới về các lỗ đen.

Bức ảnh lỗ đen đầu tiên nhìn thấy từ mặt đất

Cho đến nay lỗ đen trong vũ trụ vẫn là vấn đề bí ẩn trong trí tưởng tượng của các nhà vật lý lý thuyết vì chúng không nhìn thấy được. Để chứng minh cho sự tồn tại của các lỗ đen cần phải nắm bắt được hình ảnh của chúng.

Để giải quyết vấn đề này một dự án khoa học mang tên Kính viễn vọng Chân trời sự kiện EHT (Event Horizon Telescope) do Sheperd Doeleman đại học Harvard làm chủ dự án, có sự tham gia của trên 200 nhà khoa học thuộc lĩnh vực vật lý thiên văn và công nghệ thông tin thuộc 8 đài thiên văn vô tuyến bố trí trên toàn cầu thực hiện trong khoảng mười năm. Mạng lưới 8 trạm thiên văn vô tuyến thu thập 5 triệu tỷ bytes dữ liệu trong hơn 2 tuần lễ. Để đồng bộ hóa hoạt động của các đài thiên văn vô tuyến sử dụng đồng hồ nguyên tử. Các đài vô tuyến thiên văn tham gia dự án ở Hawai, Mexico, bang Arizona, Sierra bang Nevada, Atamaca Chile, Nam châu Âu và Đông Bắc Á. Kính thiên văn chân trời sự kiện ETH sử dụng kỹ thuật giao thoa đường gốc rất dài (Very-Long-Baseline Interferometry – VLBI) đồng bộ hóa các phương tiện thiên văn vô tuyến vòng quanh thế giới và khai thác sự quay của hành tinh chúng ta để tao nên một kính thiên văn ảo khổng lồ kích cỡ Trái Đất với bước sóng 1,3 mm. VLBI cho phép EHT đạt tới độ phân giải cung 20 micro sec, với độ phân giải này ta có thể đọc được tờ báo ở New York từ một quán cà phê ở Paris. Dự án EHT tích lũy kiến thức lý thuyết và kinh nghiệm của 13 viện nghiên cứu đối tác, sử dụng cơ sở vật chất hiện có và vốn đóng góp của Quỹ nghiên cứu khoa học quốc gia Mỹ, Quỹ nghiên cứu khoa học Cộng đồng châu Âu và Quỹ nghiên cứu khoa học các nước Đông Á. Dữ liệu thô thu thập từ 8 đài thiên văn vô tuyến gồm 5 triệu tỷ bytes dữ liệu được lưu trữ trong hàng trăm ổ cứng và được chuyển tới Trung tâm siêu máy tính ở Boston và Bonn xử lý.

Nữ Tiến sĩ Katie Bouman 29 tuổi và đồng nghiệp đã phát triển một loạt thuật toán chuyển đổi dữ liệu từ kính thiên văn thành hình ảnh. Katie Bouman là người tiên phong áp dụng quy trình kiểm tra kết hợp nhiều thuật toán xử lý ảnh với những giả thuyết khác nhau để dựng nên bức ảnh từ nguồn dữ liệu nhiểu triệu tỷ bytes, sau đó kết quả này được 4 nhóm nghiên cứu độc lập phân tích nhằm tăng độ tin cậy của việc xử lý. Katie Bouman bắt tay vào thiết lập thuật toán cách đây 3 năm khi đang là nghiên cứu sinh hệ thạc sĩ ở Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Tại đây, cô chỉ đạo dự án với sự hỗ trợ của nhóm chuyên gia đến từ Phòng thí nghiệm Khoa học máy tính và Trí tuệ nhân tạo thuộc MIT, Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian và Đài thiên văn Haystack của MIT.

lo den vu tru dieu bi an lan dau tien duoc nhin thay
Hình 3: Katie Bouman đồng tác giả thuật toán xử lý ảnh lỗ đen từ 5 triệu tỷ bytes dữ liệu

Bức ảnh chụp được vầng sáng tạo thành từ bụi và khí bao quanh lỗ đen ở trung tâm của thiên hà Messier M87 cách Trái Đất 55 triệu năm ánh sáng công bố ngày 10/4/2019 là minh chứng cho sự tồn tại của lỗ đen. Lỗ đen của M87 có đường kính 40 tỷ km, lớn gấp ba triệu lần Trái Đất. Bức ảnh giúp chúng ta nhìn được đĩa bồi tụ, vòng bụi và khí mờ hình tròn liên tục cung cấp vật chất bên trong lỗ đen.

lo den vu tru dieu bi an lan dau tien duoc nhin thay
Hình 4: Các phần của lỗ đen và hình ảnh thu được từ EHT

Nhiệt độ lên tới hàng tỷ độ C khi xoay tròn xung quanh lỗ đen ở tốc độ gần bằng vận tốc ánh sáng, trước khi bị lỗ đen nuốt chửng. Hình dạng giống như lưỡi liềm của vầng sáng trong ảnh là do các hạt nằm ở phía hướng về Trái Đất, có tốc độ tương đối cao hơn và có vẻ sáng hơn. Bóng tối bên trong đánh dấu mép của chân trời sự kiện. Đây là điểm không thể quay lại, nơi không vật chất nào hay ánh sáng có thể di chuyển đủ nhanh để thoát khỏi lực hấp dẫn khổng lồ của lỗ đen.

Đây là lần đầu tiên con người nhìn thấy lỗ đen vũ trụ bằng mắt thường và khẳng định tính đúng đắn tiên đoán thiên tài của A. Einstein và S. Hawking.

Lê Văn DoanhĐỗ Đức Anh

vcca2026
Tin bài khác
Bộ GD&ĐT yêu cầu chú trọng chuyển đổi số trong tuyển sinh đại học, cao đẳng năm 2026

Bộ GD&ĐT yêu cầu chú trọng chuyển đổi số trong tuyển sinh đại học, cao đẳng năm 2026

Bộ Giáo dục và Đào tạo (Bộ GDĐT) vừa ban hành văn bản hướng dẫn tuyển sinh đại học, tuyển sinh cao đẳng năm 2026, áp dụng thống nhất trên Hệ thống hỗ trợ tuyển sinh chung. Trong đó, chú trọng chuyển đổi số, thực hiện đăng ký xét tuyển trực tuyến; tăng cường yêu cầu về tính chủ động và trách nhiệm của thí sinh.
Học tăng cường PPO để điều khiển mượt mà xe hai bánh

Học tăng cường PPO để điều khiển mượt mà xe hai bánh

Bài báo này đề xuất một phương pháp học tăng cường (RL) để cải thiện khả năng theo dõi quỹ đạo ở robot di động hai bánh, vốn khó điều khiển do động lực học phi tuyến và các ràng buộc không toàn phương.
Vinamilk báo doanh thu Quý 1 năm 2026 tăng 24,6% so với cùng kỳ

Vinamilk báo doanh thu Quý 1 năm 2026 tăng 24,6% so với cùng kỳ

Kết quả kinh doanh quý 1 năm 2026 của Vinamilk tăng trưởng tích cực so với cùng kỳ năm ngoái nhờ doanh thu nội địa tăng trưởng tốt trở lại sau khi tái định vị thương hiệu, cấu trúc lại hệ thống phân phối và các sản phẩm mới tiên phong xu hướng tiêu dùng. Trong khi đó, doanh thu từ thị trường nước ngoài, xuất khẩu vẫn tăng trưởng ổn định trong bối cảnh biến động khu vực Trung Đông.
Ninh Bình: Bảo tồn di sản văn hóa phi vật thể quốc gia - Lễ hội chùa Long Đọi Sơn

Ninh Bình: Bảo tồn di sản văn hóa phi vật thể quốc gia - Lễ hội chùa Long Đọi Sơn

Chùa Long Đọi Sơn tọa lạc trên núi Đọi linh thiêng, thuộc phường Tiên Sơn, tỉnh Ninh Bình. Ngôi chùa được xây dựng trên đỉnh núi Đọi, trong khuôn viên 2ha vườn rừng. Hằng năm, Lễ hội chùa Long Đọi Sơn được tổ chức từ ngày 18-21/3 âm lịch, với các nghi lễ truyền thống và nhiều hoạt động văn hóa, văn nghệ, thể thao.
Hơn 1,2 triệu thí sinh vẫn có quyền điều chỉnh nguyện vọng đến 17h00 ngày 5/5

Hơn 1,2 triệu thí sinh vẫn có quyền điều chỉnh nguyện vọng đến 17h00 ngày 5/5

Tính đến hết ngày 3/5, cả nước đã có trên 1,2 triệu thí sinh đăng ký dự thi tốt nghiệp THPT năm 2026 - con số ở mức cao so với các năm gần đây. Trong đó, số thí sinh đăng ký miễn thi ngoại ngữ chiếm tỷ lệ thấp, khoảng 0,66%. Thí sinh có quyền điều chỉnh nguyện vọng đến 17h00 hôm nay.
Từ bị động sang chủ động: Giải pháp nào cho bài toán an ninh mạng trong nhà máy?

Từ bị động sang chủ động: Giải pháp nào cho bài toán an ninh mạng trong nhà máy?

Trong bối cảnh hệ thống sản xuất ngày càng phức tạp và kết nối sâu rộng, việc giám sát liên tục các mối nguy an ninh mạng trở thành yêu cầu bắt buộc. Khi 60% doanh nghiệp thừa nhận gặp khó trong phát hiện sự cố kịp thời, các giải pháp giám sát chủ động đang được xem là “lá chắn” giúp bảo vệ hoạt động sản xuất và đảm bảo tuân thủ quy định.
Nhận định phiên giao dịch ngày 5/5: Nắm giữ danh mục

Nhận định phiên giao dịch ngày 5/5: Nắm giữ danh mục

Thị trường được dự báo tiếp tục dao động tích lũy khi VN-Index chịu áp lực điều chỉnh từ nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn và khối ngoại duy trì bán ròng. Trong bối cảnh xu hướng chưa rõ ràng, nhà đầu tư được khuyến nghị giữ ổn định danh mục, hạn chế giao dịch ngắn hạn và chờ cơ hội giải ngân tại các vùng hỗ trợ phù hợp.
Logistics 2026: Phần mềm thông minh và chiến lược ứng phó khẩn cấp định hình chuỗi cung ứng

Logistics 2026: Phần mềm thông minh và chiến lược ứng phó khẩn cấp định hình chuỗi cung ứng

Sau giai đoạn chững lại trong việc lập kế hoạch tự động hóa suốt năm 2025, thị trường logistics đang dần phục hồi. Tuy nhiên, ngành này vẫn chưa quay trở lại trạng thái ổn định như trước đây. Nhu cầu thị trường tiếp tục phân tán và các doanh nghiệp phải đối mặt với một môi trường vận hành đầy biến động. Trong bối cảnh đó, các quyết định đầu tư đang chuyển sang hướng thận trọng hơn, ưu tiên hiệu quả nhanh, tính linh hoạt và khả năng chống chịu trước rủi ro.
HANNOVER MESSE 2026: Công nghệ mở lối cho tương lai cạnh tranh của ngành công nghiệp

HANNOVER MESSE 2026: Công nghệ mở lối cho tương lai cạnh tranh của ngành công nghiệp

Hội chợ công nghiệp hàng đầu thế giới HANNOVER MESSE 2026 một lần nữa khẳng định vai trò trung tâm trong việc định hình tương lai của ngành sản xuất toàn cầu. Trong bối cảnh kinh tế và địa chính trị nhiều biến động, sự kiện năm nay cho thấy ngành công nghiệp không chỉ đối mặt với thách thức mà còn chủ động đưa ra các giải pháp thực tiễn. Trí tuệ nhân tạo, tự động hóa và số hóa đang trở thành những công cụ then chốt giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả sản xuất và duy trì khả năng cạnh tranh.
Thị trường chứng khoán ngày 4/5: VN-Index  giằng co vùng đỉnh, áp lực chốt lời gia tăng

Thị trường chứng khoán ngày 4/5: VN-Index giằng co vùng đỉnh, áp lực chốt lời gia tăng

Phiên giao dịch ngày 4/5 ghi nhận diễn biến rung lắc mạnh khi chỉ số VN-Index tiếp tục kiểm định vùng đỉnh cũ thiết lập hồi tháng 2/2026 (1.860–1.900 điểm). Dù có thời điểm tăng điểm tích cực trong phiên sáng nhờ lực kéo từ nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn, đặc biệt là ngân hàng, thị trường nhanh chóng chuyển sang trạng thái phân hóa và giằng co.
vn-web
song-gia-tri