Buzz
Với vũ trụ bao la chứa đựng vô vàn bí ẩn, lỗ đen luôn là chủ đề khiến cả các nhà khoa học lẫn công chúng không ngừng tò mò.
Lỗ đen là những khu vực trong không gian có lực hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra, chúng đại diện cho những gì huyền bí và khó nắm bắt nhất của vũ trụ. Mới đây, một nhóm các nhà thiên văn học Trung Quốc đã công bố phát hiện gây chấn động: họ cho rằng đã lần đầu tiên phát hiện ra một hệ thống ba lỗ đen đồng thời tồn tại và khóa chặt nhau.
Phát hiện này không chỉ mở ra một hướng nghiên cứu mới về sự hình thành và tiến hóa của các lỗ đen, mà còn đặt ra thách thức đối với nhiều giả thuyết trước đây về vũ trụ.
Câu chuyện bắt đầu từ một sự kiện sóng hấp dẫn bí ẩn được ghi nhận cách đây sáu năm. Vào năm 2019, Đài quan sát Sóng hấp dẫn Giao thoa kế Laser (LIGO) tại Mỹ đã phát hiện những gợn sóng yếu trong cấu trúc không-thời gian, được gọi là sóng hấp dẫn.
Đây là những rung động phát sinh từ những va chạm vũ trụ khổng lồ, tương tự như khi bạn ném một hòn đá xuống mặt hồ và tạo ra những vòng sóng loang ra khắp nơi.
Sự kiện này được đặt tên là GW190814 và đặc biệt thu hút sự chú ý vì nó cho thấy sự hợp nhất giữa hai lỗ đen có khối lượng rất khác biệt: một lỗ đen nặng gấp 23 lần Mặt Trời và một lỗ đen nhỏ hơn, chỉ nặng gấp 2,6 lần Mặt Trời.
Trong các tình huống hợp nhất lỗ đen, hai vật thể thường có khối lượng tương đồng, vì sự tương tác hấp dẫn mạnh mẽ giúp chúng dễ dàng va chạm. Tuy nhiên, với GW190814, sự khác biệt khối lượng quá lớn đã khiến nó được gọi là "sự kiện hợp nhất không cân xứng nhất" kể từ khi sóng hấp dẫn được phát hiện. Điều này khiến nhiều nhà khoa học đặt ra câu hỏi: Làm thế nào mà hai vật thể có khối lượng chênh lệch đến vậy lại có thể hợp nhất?
Câu trả lời bắt đầu hé lộ qua nghiên cứu được công bố trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters vào cuối tháng 7 vừa qua. Nhóm nghiên cứu Trung Quốc cho rằng, để có thể xảy ra sự hợp nhất kỳ lạ này, hẳn phải có sự tham gia của một "người thứ ba" – một vật thể khổng lồ ẩn mình trong bóng tối, tạo ra lực hấp dẫn cần thiết để dẫn dắt hai lỗ đen bất cân xứng vào quỹ đạo va chạm.
Sau khi thực hiện mô phỏng trên máy tính, các nhà khoa học đã phát hiện ra một tín hiệu "vân tay" đặc trưng của vật thể thứ ba này trong dữ liệu gốc của LIGO. Từ đó, họ mạnh dạn đưa ra giả thuyết: GW190814 không chỉ đơn thuần là sự hợp nhất của hai lỗ đen mà thực chất là một phần trong hệ thống ba lỗ đen hiếm thấy.
Phân tích cho thấy vật thể thứ ba có thể là một hố đen siêu lớn, có khối lượng ít nhất gấp 100.000 lần Mặt Trời. Quy mô này quá lớn so với hai lỗ đen ban đầu. Cặp lỗ đen nhỏ hơn dường như đã tạo thành một hệ nhị phân, quay quanh nhau và cùng di chuyển trong quỹ đạo xoay quanh hố đen siêu lớn này.
Cấu hình này có thể hình dung như Mặt Trăng quay quanh Trái Đất, và cả hai cùng tham gia vào một hành trình dài quanh Mặt Trời. Đây là lần đầu tiên giới khoa học chứng kiến một hệ thống "đa tầng" như vậy trong vũ trụ của các hố đen.
Phát hiện này không chỉ giải thích lý do tại sao hai lỗ đen có khối lượng chênh lệch lớn lại có thể hợp nhất, mà còn mở ra một viễn cảnh hấp dẫn về tương lai. Dự đoán cho thấy lỗ đen mới hình thành từ vụ hợp nhất này sẽ tiếp tục quay quanh hố đen siêu lớn trong hàng tỷ năm, trước khi một ngày nào đó bị hút vào và trở thành một phần của nó.
Khi điều này xảy ra, vũ trụ sẽ lại trải qua một đợt sóng hấp dẫn mới, mạnh mẽ và dữ dội hơn bao giờ hết.
Nhà thiên văn học Wen-Biao Han, đồng tác giả nghiên cứu từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, nhận xét: "Đây là bằng chứng quốc tế đầu tiên khẳng định sự tồn tại của một vật thể thứ ba trong sự kiện hợp nhất lỗ đen đôi. Điều này mở ra khả năng rằng những lỗ đen đôi mà chúng ta quan sát có thể không phải là những hệ thống độc lập, mà chỉ là một phần của những cấu trúc hấp dẫn phức tạp hơn rất nhiều".
Từ khi LIGO phát hiện sóng hấp dẫn lần đầu tiên vào năm 2015, nhân loại đã có thêm một công cụ vô giá để quan sát vũ trụ. Hơn 100 sự kiện sóng hấp dẫn đã được ghi nhận kể từ đó, hầu hết trong số đó là kết quả từ sự hợp nhất của các lỗ đen.
Tuy nhiên, GW190814 và giả thuyết về hệ thống ba lỗ đen lần này đặc biệt quan trọng, vì nó mang đến một gợi ý hoàn toàn mới cho các nhà khoa học: những "gã khổng lồ ẩn mình" trong vũ trụ có thể nhiều hơn chúng ta tưởng, và chỉ xuất hiện khi tác động vào các sự kiện bất thường như vụ hợp nhất vừa qua.
Đối với các nhà thiên văn, mỗi phát hiện như thế này không chỉ đơn thuần là một con số hay một biểu đồ. Nó mở ra những câu hỏi lớn về cách vũ trụ hình thành và tiến hóa. Liệu các hệ thống ba lỗ đen như vậy có phổ biến trong vũ trụ hay chỉ là hiện tượng hiếm hoi? Liệu chúng có thể là "cái nôi" của những vụ va chạm kỳ lạ khác mà chúng ta chưa từng quan sát được? Quan trọng hơn, liệu chúng ta có thể sử dụng các dữ liệu này để phát hiện thêm nhiều hố đen siêu lớn vẫn đang ẩn nấp trong bóng tối?
