Lỗ đen là một vật thể cực kỳ khối, có trọng lực mạnh đến nỗi cả ánh sáng cũng không thể thoát ra, vì thế nó được gọi là 'lỗ đen'.
Lỗ đen là một trong những hiện tượng bí ẩn và hấp dẫn nhất của vũ trụ. Vô số nhà khoa học đã nỗ lực để khám phá những bí mật của lỗ đen.
Nhưng khi bị cuốn vào vùng hấp dẫn của lỗ đen, chúng ta sẽ thấy điều gì? Câu hỏi này vẫn là một bí ẩn lớn trong nghiên cứu vũ trụ cho đến gần đây. Hiện tại, cuối cùng chúng ta có cơ hội nhìn thấy qua bí ẩn của lỗ đen và khám phá thế giới bí ẩn sâu trong vũ trụ.
Thuyết tương đối tổng quát của Einstein tiết lộ rằng lực hấp dẫn là do sự cong của không gian-thời gian, và lỗ đen thực sự là một biểu hiện cực kỳ của sự cong không gian-thời gian. Ảnh: Zhihu
Lỗ đen thường xuất phát từ cái chết của các ngôi sao. Khi một ngôi sao không còn nhiên liệu và phản ứng hạt nhân dừng lại, lõi sẽ không thể chống lại lực hấp dẫn của nó và sụp đổ, tạo ra lỗ đen.
Sau khi lõi sụp đổ, ngôi sao sẽ trở thành một vật thể cực kỳ nhỏ gọn, có khối lượng tập trung trong một không gian rất nhỏ, tạo thành một lỗ đen mới.
Các dạng lỗ đen
Theo cách hình thành và đặc tính, lỗ đen được phân loại thành ba loại: lỗ đen khối lượng sao, lỗ đen khối lượng trung bình và lỗ đen siêu lớn.
Lỗ đen khối lượng sao là những lỗ đen có khối lượng khoảng 10 lần khối lượng của Mặt Trời, hình thành từ sự sụp đổ của các ngôi sao. Đây là loại phổ biến nhất và đã có nhiều lỗ đen như vậy được phát hiện.
Lỗ đen có khối lượng trung bình nằm ở giữa lỗ đen khối lượng sao và lỗ đen siêu lớn, có khối lượng từ vài nghìn đến một triệu lần khối lượng của Mặt Trời. Tuy nhiên, vẫn còn tranh cãi về cách hình thành của chúng.
Lỗ đen siêu lớn là những lỗ đen nặng nhất trong vũ trụ, có khối lượng từ hàng triệu đến hàng tỷ lần khối lượng của Mặt Trời. Các nhà khoa học tin rằng chúng có thể được hình thành thông qua các quá trình đặc biệt như sự hợp nhất của các thiên hà hoặc sự sụp đổ của các cấu trúc ở trung tâm các thiên hà.
Lỗ đen càng lớn thì lực hấp dẫn càng mạnh. Bên trong chân trời sự kiện của lỗ đen, lực hấp dẫn mạnh đến nỗi ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra. Điều này tạo nên một bẫy hấp dẫn mạnh mẽ nhất trong vũ trụ, thu hút và nuốt chửng vật chất và thiên hà xung quanh. Ảnh: Zhihu
Môi trường khắc nghiệt và những cảnh tượng đáng kinh ngạc khi bị cuốn vào lỗ đen
Khi một vật thể bị hút vào lỗ đen, nó sẽ trải qua một loạt môi trường khắc nghiệt và những khung cảnh đáng kinh ngạc. Trong lỗ đen, trường hấp dẫn tăng nhanh tạo thành gradient hấp dẫn lớn. Độ dốc này lớn đến mức cả vật chất mạnh nhất cũng bị xé thành các mảnh nguyên tử. Cả đá, kim loại và cơ thể con người đều không thể tồn tại nguyên vẹn dưới sức hấp dẫn của lỗ đen.
Khi một vật thể tiến vào 'chân trời sự kiện' của lỗ đen, mọi thứ trở nên kỳ lạ hơn. Ánh sáng bị biến dạng do độ cong của trọng lực, tạo hiệu ứng thị giác đặc biệt. Gần lỗ đen, ánh sáng biến thành chùm ánh sáng ảo, được gọi là 'thấu kính hấp dẫn', là biểu hiện của trường hấp dẫn mạnh mẽ của lỗ đen.
Trong lỗ đen, thời gian bị biến dạng đáng kinh ngạc. Hiệu ứng của thuyết tương đối làm cho thời gian trôi chậm so với thế giới bên ngoài, khiến cho thời gian ở gần lỗ đen dường như kéo dài. Đối với những vật thể bị cuốn vào lỗ đen, thời gian có thể chảy rất nhanh, trong khi thế giới bên ngoài có thể đã trôi qua hàng năm hay thậm chí hàng trăm năm.
Đĩa bồi tụ của lỗ đen là một đĩa vật chất hình vòng bị cuốn vào lỗ đen bởi vật chất xung quanh, tạo ra nhiệt độ và bức xạ cao do ma sát. Các nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng về sự chuyển động của vật chất xung quanh lỗ đen và ước tính khối lượng của lỗ đen. Ảnh: Zhihu
Các vật thể đi sâu hơn vào lỗ đen sẽ phải đối mặt với điều kiện khắc nghiệt hơn. Tâm của lỗ đen, hay còn gọi là 'điểm kỳ dị', là một nơi không thể giải thích được bằng hiểu biết vật lý của chúng ta. Đây là một nơi có mật độ và trọng lực vô cùng, nhưng thể tích rất nhỏ. Ở đây, các định luật vật lý cổ điển không còn có hiệu lực, và kết hợp giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng trở thành lý thuyết duy nhất giải thích bản chất của lỗ đen.
Trong môi trường khắc nghiệt và khung cảnh đáng kinh ngạc này, vật chất khi bị cuốn vào lỗ đen sẽ không tồn tại trong vũ trụ quen thuộc của chúng ta. Chúng có thể biến mất hoàn toàn hoặc trở thành một phần của lỗ đen. Chúng ta vẫn chưa có câu trả lời chắc chắn về số phận cuối cùng của vật chất trong lỗ đen, điều này càng làm tăng thêm sự bí ẩn về lỗ đen.
Mặc dù lỗ đen là một trong những nơi bí ẩn nhất trong vũ trụ, sự hiểu biết của chúng ta về chúng vẫn còn hạn chế. Các nhà khoa học đang nỗ lực nghiên cứu bản chất và hành vi của các lỗ đen, hy vọng tìm ra những bí mật mà chúng che giấu. Qua việc quan sát bức xạ xung quanh lỗ đen và sử dụng các kỹ thuật mô phỏng tiên tiến, chúng ta có thể hiểu sâu hơn về môi trường khắc nghiệt và những cảnh tượng đáng kinh ngạc mà vật chất rơi vào lỗ đen phải đối mặt.
Thông qua việc quan sát các sự kiện sáp nhập lỗ đen, các nhà khoa học đã phát hiện ra hiện tượng sáp nhập lỗ đen thường xuyên xảy ra trong vũ trụ. Những sự kiện này là sản phẩm của các vụ nổ sóng hấp dẫn khổng lồ trong vũ trụ, và các xung sóng hấp dẫn mà chúng tạo ra có thể được ghi lại bởi các máy dò sóng hấp dẫn trên Trái đất. Qua việc quan sát và phân tích các sự kiện sóng hấp dẫn này, các nhà khoa học có thể nghiên cứu sự hình thành và tiến hóa của lỗ đen cũng như cấu trúc của vũ trụ. Ảnh: Zhihu