Nhớ bức ảnh đầu tiên về một lỗ đen trong dải Ngân Hà của chúng ta? Chúng tôi là người chụp nó

Lỗ đen là một trong những dự đoán sâu sắc nhất của lý thuyết về tương đối tổng quát của Einstein. Ban đầu được nghiên cứu như là một hậu quả toán học của lý thuyết thay vì như những đối tượng có ý nghĩa vật lý, chúng sớm trở thành đối tượng thuần túy và đôi khi là kết quả không thể tránh khỏi của sự sụp đổ do tác động của trọng lực mà ban đầu tạo ra một dải Ngân Hà.

Thực tế, hầu hết các nhà vật lý đã nghi ngờ rằng dải Ngân Hà của chúng ta xoay quanh một lỗ đen siêu khổng lồ ở trung tâm của nó. Còn ý kiến khác nhau như “vật chất tối” (một chất liệu vô hình được cho là chiếm hầu hết vật chất trong vũ trụ). Nhưng giờ đây, một đội ngũ quốc tế các nhà thiên văn, trong đó có một đội tôi dẫn dắt từ Đại học Central Lancashire, đã giới thiệu bức ảnh đầu tiên của đối tượng ẩn sau tâm dải Ngân Hà - và đó là một lỗ đen siêu khổng lồ.

Điều này có nghĩa là giờ đây có bằng chứng đồng thuận cho lỗ đen, được đặt tên là Sagittarius A*. Mặc dù có vẻ hơi đáng sợ khi ở gần một quái vật như vậy, nhưng thực tế nó cách chúng ta khoảng 26.000 năm ánh sáng, là một khoảng cách an tâm. Thực tế, vì lỗ đen này cách Trái Đất rất xa, nó xuất hiện với chúng ta có kích thước gần như một chiếc bánh donut trên Mặt Trăng. Sagittarius A* cũng có vẻ khá không hoạt động - nó không hấp thụ nhiều vật chất từ môi trường xung quanh.

Nhóm của chúng tôi là một phần của Hợp tác Kính viễn vọng Sự kiện Horizon (EHT) toàn cầu, đã sử dụng các quan sát từ một mạng lưới toàn cầu gồm tám kính viễn vọng vô tuyến trên hành tinh của chúng ta - tạo nên một kính viễn vọng ảo có kích thước của Trái Đất - để chụp bức ảnh đẹp đẽ này. Điều này đến sau sự ra mắt của hợp tác vào năm 2019 với bức ảnh đầu tiên từng chụp được của một lỗ đen, được gọi là M87*, ở trung tâm của dải Ngân Hà xa xôi Messier 87.

Nhìn vào bóng tối

Đội quan sát Sagittarius A* trong nhiều đêm, thu thập dữ liệu suốt nhiều giờ liền, giống như việc sử dụng thời gian chụp ảnh dài trên máy ảnh. Mặc dù chúng ta không thể nhìn thấy lỗ đen chính nó, vì nó hoàn toàn tối, khí khái sáng quanh nó tiết lộ một dấu hiệu đặc trưng: một khu vực trung tâm tối (gọi là “bóng đổ”) được bao quanh bởi một cấu trúc giống như vòng sáng. Góc nhìn mới ghi lại ánh sáng bị uốn cong bởi trọng lực mạnh mẽ của lỗ đen, nặng bằng bốn triệu lần so với Mặt Trời của chúng ta. Khám phá cũng mang lại gợi ý quý giá về cách hoạt động của lỗ đen, được cho là nằm ở trung tâm của hầu hết các dải Ngân Hà.

Điều đặc biệt về bức ảnh này là nó trông rất giống với bức ảnh của M87* chúng tôi công bố ba năm trước - điều này chắc chắn là một bất ngờ. Lý do cho sự tương đồng là trong khi lỗ đen M87* lớn khoảng 1.000 lần, lỗ đen Sagittarius lại gần chúng ta khoảng 100 lần. Cả hai đều tuân theo lý thuyết tương đối tổng quát của Einstein, chứng tỏ Einstein đã đúng với một hệ số 1.000 về quy mô kích thước. Đối với một nhà vật lý, điều này quan trọng. Thuyết tương đối đã tồn tại suốt một thế kỷ và vẫn chứng minh là chính xác. Tôi nghĩ thậm chí Einstein mình cũng có thể bất ngờ trước điều này!

Việc công bố hình ảnh về lỗ đen Sagittarius A* là một thành tựu vô cùng hứng thú của sự hợp tác. Khi tôi nhìn thấy bức ảnh lần đầu tiên, tôi nghĩ: điều này cho chúng ta biết rất nhiều. Tôi không thể chờ đợi để bắt đầu viết về nó và diễn giải bức ảnh. Chúng tôi đã có nhiều cuộc họp để đưa ra quyết định về những gì nó nói lên. Ban đầu, chúng tôi họp trực tiếp ở các phần khác nhau của thế giới. Rồi đại dịch COVID xuất hiện và đột ngột không ai có thể đi đâu cả. Vì vậy, cuộc họp trực tuyến trở nên phổ biến, giống như trong mọi khía cạnh khác của cuộc sống. Điều này chắc chắn làm chúng tôi chậm lại.

Nhiệm vụ của tôi là giúp viết hai trong sáu bài báo đã được công bố trong Astrophysical Journal Letters: bài đầu tiên, giới thiệu quan sát; và bài thứ ba, trong đó chúng tôi thảo luận làm thế nào chúng tôi tạo nên một bức ảnh từ các quan sát và bức ảnh đó đáng tin cậy như thế nào.

Ngoài ra, tôi là “tác giả đóng góp” cho tất cả sáu bài báo. Đây là một vai trò quản trị, trong đó tôi xử lý tất cả sự trao đổi giữa đội của chúng tôi có hơn 300 nhà thiên văn và tạp chí học thuật đã xuất bản những phát hiện của chúng tôi. Điều này gặp khó khăn, vì tôi phải đối mặt với mỗi lỗi chính tả và mỗi sai lầm trong cấu trúc kiểu chữ.

Tôi cũng phải chuyển đạt ý kiến từ đồng nghiệp của mình. Vì hầu hết các đồng tác giả đều đặt tại Hoa Kỳ hoặc Đông Á, điều này có nghĩa là họ đang làm việc vào ban đêm theo giờ UK. Do đó, mỗi sáng tôi đến làm việc và nhận khoảng 100 email qua đêm từ đồng nghiệp - một khởi đầu đáng sợ cho bất kỳ ngày nào.

Bài viết của Derek Ward-Thompson, Giáo sư Vật lý Thiên văn, Đại học Trung Lancashire, được tái xuất bản từ The Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc bài viết gốc.