Buzz
Lần đầu tiên, các nhà thiên văn học đã tìm thấy bằng chứng trực tiếp về sự quay tròn của các lỗ đen, chứng minh thuyết tương đối của Einstein là chính xác.
Vào năm 1915, Einstein đã công bố thuyết tương đối nổi tiếng của mình, dự đoán về bản chất của vũ trụ từ hơn một thế kỷ trước. Hơn 100 năm sau, thuyết tương đối của Einstein vẫn chứng tỏ độ chính xác của nó trước thử thách của thời gian.
Thuyết này mới đây đã được áp dụng để dự đoán chính xác sự xuất hiện của lỗ đen siêu lớn trong thiên hà M87. Phân tích chi tiết về M87 đã chứng minh rằng siêu lỗ đen này đang quay tròn, như Einstein đã dự đoán.
Cách lỗ đen tạo ra năng lượng cao
Các nhà khoa học từ lâu đã tin rằng lỗ đen quay nhanh hơn khi nguồn cung của chúng, ngôi sao tiền thân, sụp đổ, tương tự như vận động viên trượt băng nghệ thuật quay nhanh hơn khi thu tay lại.
Theo thời gian, vật chất rơi vào đĩa xoắn của lỗ đen có thể tăng tốc độ quay. Theo thuyết tương đối rộng, lỗ đen quay tròn sẽ tạo ra áp suất hấp dẫn mạnh mẽ lên không gian gần, gây ra hiện tượng kéo khung (frame-dragging) - một hiện tượng không-thời-gian bị xoắn quanh một vật thể có khối lượng đang chuyển động quay.
Các nhà nghiên cứu thiên văn suy luận rằng hiệu ứng này có thể là nguyên nhân của những chùm tia năng lượng cao phát ra từ các lỗ đen, nhưng chưa có ai có thể xác nhận thông qua các quan sát rằng các lỗ đen đang quay.
Trong trường hợp của lỗ đen siêu khổng lồ ở trung tâm M87, đây là một lỗ đen có kích thước lớn, với khối lượng gấp 6,5 triệu lần Mặt Trời. Khi các lỗ đen lớn như lỗ đen M87 'nuốt chửng' các vật thể khác, chúng thường tạo ra các chùm plasma năng lượng cao có thể di chuyển hàng nghìn năm ánh sáng với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Nhóm nghiên cứu, do Tiến sĩ Cui Yuzhu của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu, đã tập trung vào các luồng tia năng lượng cao trong M87 để kiểm tra một trong những dự đoán của Einstein.
M87 cách chúng ta khoảng 55 triệu năm ánh sáng, một khoảng cách khá gần so với quy mô của vũ trụ. Tuy nhiên, các nhà thiên văn vẫn phải thực hiện 170 chiến dịch quan sát khác nhau từ năm 2020 đến năm 2022 để có đủ dữ liệu để đưa ra kết luận. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một loạt kính viễn vọng vô tuyến cỡ lớn trên toàn cầu để quan sát M87.
Kết quả, phân tích dữ liệu vô tuyến cho thấy chùm tia năng lượng cao từ M87 bị lệch so với trục quay, dao động lên xuống với biên độ khoảng 10 độ theo chu kỳ 11 năm, chính xác như dự đoán của Thuyết tương đối rộng của Einstein. Nhóm nghiên cứu cũng kết hợp dữ liệu quan sát của họ với các mô phỏng lý thuyết bằng siêu máy tính. Họ đã chứng minh rằng trục quay của đĩa bồi tụ không thẳng hàng với trục quay của lỗ đen, tạo ra các dòng tia chuyển động. Đây cũng là một trong những dự đoán của thuyết tương đối rộng của Einstein.
Những khám phá này chứng minh rằng thuyết tương đối của Einstein là chính xác
Đáng chú ý, đây không phải là lần đầu tiên mà thuyết tương đối của Einstein đã được chứng minh là chính xác.
Ví dụ, thuyết tương đối của Einstein giải thích rằng lực hấp dẫn là kết quả của sự cong vênh của không gian - thời gian. Theo lý thuyết này, các vật thể nặng làm cong không gian - thời gian và làm cho các vật thể nhỏ hơn bị hút về phía chúng. Lý thuyết cũng dự đoán sự tồn tại của các lỗ đen - các vật thể lớn làm cong không gian - thời gian đến mức cả ánh sáng cũng không thể thoát ra khỏi.
Khi các nhà khoa học sử dụng Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện để chụp hình ảnh lỗ đen lần đầu tiên, họ đã chứng minh Einstein đúng về một số điều cụ thể. Mỗi lỗ đen đều có một ranh giới không thể quay lại được gọi là chân trời sự kiện, gần như hình tròn và có kích thước được dự đoán dựa trên khối lượng của lỗ đen. Hình ảnh của lỗ đen từ Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện chỉ ra rằng dự đoán này là chính xác.
Thuyết tương đối của Einstein cũng mô tả những sóng hấp dẫn lớn trong cấu trúc của không gian - thời gian, được gọi là sóng hấp dẫn. Những sóng này là kết quả của sự hợp nhất giữa các vật thể nặng nhất trong vũ trụ, như lỗ đen và sao neutron. Thông qua Đài quan sát Sóng hấp dẫn Giao thoa Laser (LIGO), các nhà vật lý đã xác nhận sự tồn tại của sóng hấp dẫn từ năm 2015 và tiếp tục phát hiện hàng chục ví dụ khác về sóng hấp dẫn trong những năm sau đó, một lần nữa chứng minh Einstein đúng.
Gần đây, một nghiên cứu trên tạp chí Nature Astronomy chỉ ra rằng thời gian trôi qua chậm hơn năm lần so với hiện tại vào khoảng một tỷ năm sau vụ nổ Big Bang - sự kiện khai sinh vũ trụ. Điều này chứng minh dự đoán chính xác của thuyết tương đối rộng của Einstein, khi thuyết này dự đoán rằng vũ trụ đang giãn ra sẽ làm cho thời gian trôi qua chậm lại.
Theo đó, khi các nhà thiên văn quan sát vũ trụ xa xôi, họ không chỉ nhìn ngược thời gian trở lại khi vũ trụ còn ở trạng thái sơ khai mà còn thấy nó di chuyển chậm lại so với hiện tại, theo thuyết tương đối rộng của Einstein.
Tổng kết
