Các nhà khoa học chứng minh sự tồn tại của hố đen tại trung tâm ngân hà
| 19/04/2012 05:00 PM
Mặc dù đã có những giả thiết khá chắc chắn vể một hố đen khổng lồ tồn tại ở trung tâm thiên hà của chúng ta nhưng các nhà khoa học chưa đủ khả năng để quan sát hiện khu vực này - điều cần thiết để giải quyết xung đột lớn giữa lý thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử.
Mặc dù đã có những giả thiết khá chắc chắn vể một hố đen khổng lồ tồn tại ở trung tâm thiên hà của chúng ta nhưng các nhà khoa học chưa đủ khả năng để quan sát hiện khu vực này - điều cần thiết để giải quyết xung đột lớn giữa lý thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử.
Tại trung tâm của dải Ngân hà , các nhà thiên văn học tìm thấy một số điều kì lạ. Ví dụ khoảng một chục ngôi sao dường như đang quay quanh đối tượng vô hình nào đó. Các ngôi sao đã được thiết lập để quay quanh một quỹ đạo dài 16 năm xung quanh vật thể vô hình nào đó với tốc độ khó tưởng tượng-khoảng 3.000 dặm (5.000 km)/s. Theo so sánh, mặt trời di chuyển trong không gian tương đối khoảng137 dặm (220 km)/s, chậm hơn rất nhiều so với những ngôi sao kia.
Căn cứ vào các quy luật chuyển động, quỹ đạo của những ngôi sao này được tạo ra bởi lực hấp dẫn của đối tượng lớn giữa trung tâm của thiên hà. Tuy nhiên, kính viễn vọng không quan sát được gì cả. "Điều thực sự quan trọng là tất cả các quỹ đạo đều có một tiêu điểm chung " - nhà vật lý, thiên văn học Mark Reidof thuộc Trung tâm Harvard-Smithsonian cho biết trong cuộc họp vừa kết thúc đầu tháng 4 của Hội Vật lý Mỹ. “Có 1 điểm trên bầu trời , và có không có gì bạn có thể nhìn thấy trên hình ảnh tại vị trí này".
Thêm vào đó, tất cả những điều này xảy ra trong một phạm vi bằng 100 lần khoảng cách giữa giữa trái đất và mặt trời – khoảng cách này là rất nhỏ trong tổng thể một thiên hà.
Thêm vào đó, tất cả những điều này xảy ra trong một phạm vi bằng 100 lần khoảng cách giữa giữa trái đất và mặt trời – khoảng cách này là rất nhỏ trong tổng thể một thiên hà.
Tuy nhiên đã có một làn sóng vô tuyến rất mờ nhạt đến từ một vật thể bí ẩn trong khu vực này, các nhà khoa học gọi đó là Sagittarius A. So sánh cách nó ngược lại chuyển động của mặt trời xung quanh thiên hà, các nhà nghiên cứu đã có thể để xác định rằng đối tượng này được hầu như không di chuyển hoặc di chuyển ít hơn 1 km ( 0,62 dặm )/s, chậm hơn nhiều so với tốc độc trái đất xoay xung quanh mặt trời.
Nếu Sagittarius A là đối tượng có khối lượng trung bình, nó có khả năng sẽ được kéo bởi lực hấp dẫn từ các đối tượng khác gần đó và tốc độ quay sẽ thay đổi.
Reid phát biểu về chuyển động chậm này như sau: "Cách duy nhất mà điều này có thể xảy ra là nếu Sagittarius A được gắn với một thiên thể vô cùng lớn. Khi bạn thực hiện việc phân tích, bạn sẽ thấy vật thể này ít nhất có khối lượng bằng 4 triệu lần mặt trời”.
Giới hạn mật độ của một lỗ đen
Các nhà thiên văn học không có đủ thông số để đoán định được độ lớn của Sagittarius A, nhưng chắc chắn rằng bán kính của nó không lớn hơn hai phần mười khoảng cách giữa Trái đất và mặt trời .
Điều đó có nghĩa là ở trung tâm của dải thiên hà, một cái gì đó bằng khoảng 4 triệu lần khối lượng mặt trời đang vô hình trong quỹ đạo gần bằng quỹ đạo bên trong của sao Thủy, và nó tạo ra ít ánh sáng hơn bất kỳ của các ngôi sao nào quay xung quanh nó.
Các nhà thiên văn học không có đủ thông số để đoán định được độ lớn của Sagittarius A, nhưng chắc chắn rằng bán kính của nó không lớn hơn hai phần mười khoảng cách giữa Trái đất và mặt trời .
Điều đó có nghĩa là ở trung tâm của dải thiên hà, một cái gì đó bằng khoảng 4 triệu lần khối lượng mặt trời đang vô hình trong quỹ đạo gần bằng quỹ đạo bên trong của sao Thủy, và nó tạo ra ít ánh sáng hơn bất kỳ của các ngôi sao nào quay xung quanh nó.
Ngay lúc này, tỷ trọng của đối tượng vào khoảng một phần tám trong giới hạn lý thuyết về lỗ đen. Vì vậy, dù các nhà khoa học không khẳng định được nhưng đây có khả năng lớn là một hố đen. "Mặc dù có những cách giải thích khác nhưng sẽ thực sự tuyệt vời nếu thứ đó còn hơn cả một hố đen lớn" Reid nói.
Một cách giải thích kỳ lạ khác là có tồn tại một quả bóng cấu tạo từ các hạt fermion nặng . Nhưng quả bóng như vậy không có tỷ trọng cần thiết để giải thích tất cả rất cả các bằng chứng kì lạ kể trên.
Tăng cường quan sát
Để có thể giải quyết bí ẩn này, các nhà thiên văn học luôn muốn có những hình ảnh rõ ràng hơn của trung tâm thiên hà. Nhưng khu vực này rất khó để thấy vì khoảng cách xa với trái đất cũng như có quá nhiều bụi thiên thạch.
Các nhà thiên văn học gần đây đã bắt đầu một dự án được gọi là Kính viễn vọng Event Horizon. Thiết bị này sẽ tích hợp đài quan sát vô tuyến điện trên thế giới, biến chúng thành một luồng giao thoa khổng lồ có khả năng đo rất chính xác. Cuối cùng sẽ có được hình ảnh sắc nét đủ để định dạng Sagittarius A.
Cho đến nay, kính viễn vọng Event Horizon đã sử dụng tại ba đài quan sát, tại Hawaii, California và Arizona . Các nhà thiên văn học hy vọng sẽ có được thêm nhiều địa điểm nữa.
"EHT không phải là một giấc mơ nó sẽ không chỉ nằm trên bản vẽ " Avery Broderickof thuộc đại học Canada Waterloo, Viện Vật lý lý thuyết Perimeter cho rằng "Nó sẽ làm việc hiệu quả".
"EHT không phải là một giấc mơ nó sẽ không chỉ nằm trên bản vẽ " Avery Broderickof thuộc đại học Canada Waterloo, Viện Vật lý lý thuyết Perimeter cho rằng "Nó sẽ làm việc hiệu quả".
Kiểm tra thuyết tương đối rộng
Lỗ đen thuộc về hai lý thuyết thành công nhất của vật lý: một mô tả vũ trụ và những thứ rất lớn, một mô tả những thứ rất nhỏ.
Lý thuyết của Einstein có nhiều ứng dụng quan trọng trong thiên văn vật lý. Nó chỉ ra trực tiếp sự tồn tại của lỗ đen – những vùng của không thời gian trong đó không gian và thời gian bị bóp méo đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra được – một trạng thái cuối cùng của các ngôi sao khối lượng lớn.
Cho đến nay, cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng là không tương thích. Khi được kết hợp để mô tả các lỗ đen, các phương trình đã bị phá vỡ và cho rằng tỉ trọng của một lỗ đen là vô hạn.
Mặc dù kính thiên văn Event Horizon mới chỉ có thể đưa ra dữ liệu sơ bộ, những Broderick và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng chúng để kiểm tra những dự đoán không gian - thời gian của thuyết tương đối rộng. Broderick nói "Về nguyên tắc nhờ vào những dữ liệu này chúng tôi sẽ có thể phân biệt độ lệch từ thuyết tương đối rộng. Thuyết tương đối có thể đúng lúc này, nhưng trong tương lai có thể là không”.
Tham khảo Foxnews