Điều gì sẽ xảy ra khi một hố đen xuất hiện gần hệ Mặt trời của chúng ta?
| 03/03/2012 05:00 PM
Và nếu không may, một hố đen xuất hiện gần hệ Mặt trời của chúng ta, đủ gần để những tác động của nó ảnh hưởng đến Trái đất, thậm chí có thể "nuốt chửng" chúng ta, thì điều gì sẽ xảy ra? Đó sẽ là ngày tận thế hay là cánh cửa mở ra một chân trời mới, một chuyến du hành vào tương lai?
Mới đây các nhà thiên văn học Hà Lan đã đo được khoảng cách khá chính xác giữa Trái Đất và hố đen gần nhất, và kết quả khiến giới khoa học phải ngạc nhiên. Khi hố đen V404-Cygni chỉ cách Trái đất 7.800 năm ánh sáng (trong khi khoảng cách trước đây đo được là gấp đôi con số đó). Chính điều này đã đặt ra một giả thiết trong vài chục năm tới, các nhà khoa học có thể phát hiện những hố đen gần Trái đất hơn chúng ta tưởng. Và nếu không may, một hố đen xuất hiện gần hệ Mặt trời của chúng ta, đủ gần để những tác động của nó ảnh hưởng đến Trái đất, thậm chí có thể "nuốt chửng" chúng ta, thì điều gì sẽ xảy ra? Đó sẽ là ngày tận thế hay là cánh cửa mở ra một chân trời mới, một chuyến du hành vào tương lai?
Điều đầu tiên tôi có thể khẳng định với các bạn, đó là Mặt trời cùng các ngôi sao trong dải Ngân hà của chúng ta sẽ không thể trở thành một hố đen. Bởi chỉ những ngôi sao rất lớn, với khối lượng gấp 10-15 lần khối lượng mặt trời mới có thể tạo nên một hố đen. Khi những ngôi sao này tiêu thụ hết nguồn năng lượng nhiệt hạch bên trong, lực hấp dẫn sẽ làm nó sụp đổ và kéo mọi vật chất vào tâm. Khi một khối lượng vô cùng lớn bị nén lại trong một vùng không gian hẹp nó sẽ tạo nên một lực hấp dẫn lớn đến mức ánh sáng cũng không thể thoát ra, và đó chính là Hố đen vũ trụ. Mặt trời và các hành tinh trong dải Ngân hà không có khối lượng đủ lớn, nên nếu chúng có bị sụp đổ thì cũng chỉ tạo thành những ngôi sao neutron hoặc sao lùn trắng.
Tuy nhiên không phải là không có khả năng một hố đen xuất hiện gần hệ Mặt trời của chúng ta. Các nhà khoa học đã đặt ra 2 giả thiết có thể xảy ra. Giả thiết đầu tiên là việc một hố đen được hình thành trong dải Ngân hà của chúng ta mà không phải từ một ngôi sao chết. Trong một vùng không gian nào đó, nhiều ngôi sao nhỏ bị hút và đặc lại trong một vùng hẹp, tạo nên một khối lượng rất lớn và có thể tiếp tục hút những ngôi sao khác. Đến khi đạt một khối lượng nhất định, chúng sẽ tự tạo thành một hố đen với kích thước trung bình.
Giả thiết thứ hai là một hố đen "lang thang" trong vũ trụ, đây cũng là giả thiết về những hố đen "siêu khổng lồ". Được hình thành như những hố đen bình thường, nhưng chúng luôn di chuyển do lực hấp dẫn của những hố đen khác hoặc do sự giãn nở của vũ trụ. Trên đường đi chúng tiếp tục "ăn" những ngôi sao nhỏ và tăng khối lượng của mình, từ đó tạo nên những hố đen có kích thước siêu lớn. Tuy nhiên vũ trụ là vô cùng rộng lớn, nên khả năng một hố đen như vậy đi ngang qua hệ mặt trời của chúng ta là rất nhỏ, cũng có thể là trong vài tỷ năm tới.
Làm thế nào để phát hiện một hố đen xuất hiện gần chúng ta?
Như đã biết, một hố đen có lực hấp dẫn lớn đến mức ánh sáng cũng không thoát ra được, do đó chúng ta hoàn toàn không thể nhìn thấy hố đen một cách trực tiếp. Vậy các nhà thiên văn học làm thế nào để quan sát và phát hiện một hố đen mới hình thành? Câu trả lời là dựa vào sự ảnh hưởng của hố đen lên các đối tượng xung quanh nó.
Dựa vào những ngôi sao và bụi khí xung quanh một hố đen
Sự chuyển động lắc lư của những ngôi sao hay hiện tượng những đám bụ khí bị kéo sợi trong vũ trụ có thể báo hiệu sự tồn tại một lực hấp dẫn rất lớn của một vật thể vô hình gần đó. Quan sát sự chuyển động của những đối tượng này các nhà khoa học có thể tính toán khối lượng gây nên lực hấp dẫn đó, nếu nó lớn hơn 3 đến 4 lần khối lượng mặt trời thì đó chắc chắn là một hố đen.
Thấu kính hấp dẫn
Thấu kính hấp dẫn là một hiên tượng thiên văn xảy ra khi ánh sáng từ một vật thể trong vũ trụ bị lệch hướng trên đường đi dưới tác dụng của lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn càng lớn thì ánh sáng càng bị bẻ cong và hiện tượng này càng được quan sát rõ hơn. Sự tăng cường độ sáng hay thay đổi hình dạng đột ngột của một thiên thể ở xa cũng là dấu hiệu cho thấy giữa nguồn sáng và người quan sát có một lực hấp dẫn lớn từ đó có thể giúp phát hiện hố đen.
Bức xạ
Vật chất rơi vào lỗ đen (giống như nước đổ vào đường thoát nước) sẽ tập hợp lại với nhau tạo nên một đĩa bồi tụ quay rất nhanh và rất nóng xung quanh lỗ đen trước khi bị nó nuốt. Ma sát xuất hiện tại những vùng lân cận đĩa làm cho đĩa trở nên vô vùng nóng và được thoát ra dưới dạng tia X . Quá trình nung nóng này có thể biến 50% khối lượng của vật thể thành năng lượng bức xạ. Các tính toán khác cho rằng các hiệu ứng trong đó các luồng hạt chuyển động rất nhanh với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng được phóng ra ở hai trục của đĩa.
Từ những dấu hiệu đầu tiên ...
Nếu một hố đen thật sự xuất hiện gần hệ Mặt trời thì điều đầu tiên chúng ta có thể cảm nhận đó chính là sự thay đổi quỹ đạo của các hành tinh, mà đặc biệt là Hải Vương tinh (hành tinh xa nhất trong hệ Mặt trời). Như chúng ta biết hố đen có lực hấp dẫn rất lớn, tuy nhiên nó chỉ có tác dụng bên trong mặt biên của hố đen (hay còn gọi là chân trời sự kiện), còn bên ngoài chân trời sự kiện lực hấp dẫn của hố đen chỉ giống như một ngôi sao bình thường. Chỉ có điều khối lượng của hố đen là vô cùng lớn, đồng nghĩa với lực hấp dẫn có thể lớn gấp nhiều lần so với Mặt trời, do đó gây ra ảnh hưởng không nhỏ đến sự chuyển động của các hành tinh gần nó.
Một hố đen loại nhỏ, cỡ 10 lần khối lượng Mặt trời với tốc độ di chuyển 1 phần nghìn tốc độ ánh sáng, ở khoảng cách 1 năm ánh sáng có thể làm Hải Vương tinh bị lệch khỏi quỹ đạo quay của mình.Tuy nhiên với một hố đen ở khoảng cách như vậy sẽ mất khoảng 1000 năm nữa để nó đến Trái đất, và chúng ta vẫn có thời gian để chuẩn bị, như việc xây những con tàu vũ trụ cùng các trạm không gian chẳng hạn.
Sau đó hố đen có thể đến gần vành đai của hệ Mặt trời hơn, trong một vùng không gian đầy bụi khí và thiên thạch khổng lồ, được gọi là đám mây tinh vân Oort. Đa phần các sao chổi trong hệ mặt trời được tạo thành từ đám mây Oort này. Lực hấp dẫn của hố đen có thể làm thay đổi quỹ đạo của những sao chổi này, giống như 1 máy bắn bóng tennis. Nó sẽ bắn một số lượng sao chổi đáng kể vào hệ Mặt trời cũng như Trái đất của chúng ta. Và lúc này chúng ta có thể chứng kiến những trận mưa sao chổi trên bầu trời, tuy nhiên hiện tượng kỳ lạ này cũng báo biệu một điều gì đó nghiêm trọng đang xảy ra.
... đến những điều tồi tệ
Nếu các hố đen tiếp tục di chuyển vào bên trong hệ mặt trời, quỹ đạo của các hành tinh sẽ tiếp tục bị phá vỡ và có thể bị hút vào hố đen. Sao Mộc (hành tinh lớn nhất trong hệ Mặt trời) có thể là nạn nhân đầu tiên, do khối lượng của nó rất lớn nên lực hấp dẫn giữa nó và hố đen cũng lớn hơn rất nhiều. Hố đen sẽ kéo khí từ sao Mộc, tạo thành một đĩa sáng của khí xoáy nóng. Mặc dù thực tế rằng Sao Mộc có kích thước lớn hơn hố đen hàng ngàn lần, nhưng hố đen lại có khối lượng lớn hơn hàng ngàn lần so với sao Mộc nên dễ dàng chiến thắng.
Sao Mộc sẽ bị nghiền nát thành từng mảnh một khi đã đi qua chân trời sự kiện, đồng thời nó sẽ phát ra những bức xạ gamma vô cùng mãnh liệt. Sự bùng phát tia gamma này sẽ làm suy giảm tầng ozon của Trái đất. Sự xáo trộn của tầng ozone cho phép tia cực tím lọt xuống bề mặt Trái Đất, gây nên sự biến đổi gen ở sinh vật, tàn phá lưới thức ăn và ảnh hưởng đến sức khỏe con người cũng như môi trường.
Do khối lượng của Trái đất nhỏ hơn nên có thể không bị hút vào hố đen, nếu như nó không di chuyển lại gần Trái đất. Tuy nhiên lực hấp dẫn sẽ làm thay đổi quỹ đạo của Trái đất, có thể ra xa hay lại gần Mặt trời hơn làm cho thời tiết và khí hậu thay đổi bất thường. Đồng thời gây ra những trận động đất, núi lửa và sóng thần khủng khiếp có thể quét sạch sự sống trên Trái đất. Tồi tệ hơn nữa, Trái đất có thể bị ném thẳng vào Mặt trời hay bị văng vào không gian trên một quỹ đạo vô định.
Ngày tận thế hay cánh cổng đi vào tương lai ?
Từ trước tới nay vẫn có rất nhiều người cho rằng có thể du hành xuyên thời gian và không gian bằng hố đen. Nhiều nhà khoa học nghĩ rằng với hố đen Kerr (hố đen có phần lõi xoay chứ không tập trung thành một khối), thì chúng ta có thể sống sót mà không bị nghiền nát. Sau đó sẽ đi qua một lỗ trắng, trái ngược với hố đen lỗ trắng giống như một đầu xả, tống mọi thứ ra và rất có thể là đến một khoảng không gian-thời gian khác.
Tôi cũng không biết rằng giả thiết trên có đúng hay không, nhưng tôi có thể khẳng định 1 điều rằng các bạn sẽ không thể sống sót ngay sau khi đi qua chân trời sự kiện, chứ đừng nói đến việc đi vào tâm hố đen rồi ra ngoài như một chuyến du lịch. Mọi vật chất sẽ bị xé nát sau khi đi qua chân trời sự kiện bởi lực "thủy triều".
Lực này được gọi là lực thủy triều bởi vì nó giống với các lực gây ra thủy triều trên Trái đất. Các lực thủy triều gây ra bởi sự tăng cường rất mạnh của lực hấp dẫn so với khoảng cách khi càng đến gần tầm. Bạn có thể tưởng tượng nếu bị hút vào một hố đen, chân bạn hướng vào tâm sẽ chịu lực hút lớn hơn rất nhiều so với lực hút tác động lên phần đầu bạn, do đó bạn sẽ có cảm giác bị kéo căng ra. Các lực thủy triều càng ngày càng mạnh khi bạn tiến vào sâu hơn và cuối cùng chúng sẽ xé toạc bạn ra trước khi bạn đến được tâm.
Chúng ta cùng lan man 1 chút về khả năng thời gian bị uốn con trong hố đen
Ở đây có 2 giả thiết được đặt ra. Đầu tiên, hố đen có thể uốn cong không gian và thời gian là do lực hấp dẫn đã bẻ cong ánh sáng, làm nó mất nhiều thời gian hơn để đến được với người quan sát. Hiểu một cách đơn giản, nếu bạn đang quan sát tôi ngày càng tiến gần chân trời sự kiện của một hố đen. Lực hấp dẫn của hố đen sẽ khiến ánh sáng bức xa phát ra từ tôi mất nhiều thời gian hơn bình thường để có thể đến mắt bạn, do đó bạn sẽ thấy tôi như đang chuyển động ngày càng chậm dần cho đến khi ánh sáng bức xạ không cưỡng lại được lực hấp dẫn nữa. Trong khi đó thời gian vẫn trôi một cách bình thường.
Giả thiết thứ 2 giựa trên thuyết tương đối của Einstein, trong đó những vật thể chuyển động càng gần với vận tốc ánh sáng thì thời gian càng trôi chậm hơn. Một thực nghiệm với 2 chiếc đồng hồ, 1 chiếc di chuyển với vận tốc rất nhanh sẽ ghi lại một khoảng thời gian ít hơn so với 1 chiếc đứng yên. Do đó nếu tôi lái một con tàu vũ trụ đến gần chân trời sự kiện và lơ lửng ở đó một lúc sau đó bay trở lại thì tôi sẽ thấy bạn đã già đi rất nhiều. Có nghĩa là đối với tôi thời gian mới chỉ trôi qua vài phút, nhưng đối với bạn có thể đã là vài tuần thậm chí vài năm.
Cho đến nay điều bí ẩn này vẫn làm đau đầu các nhà khoa học, bởi rất nhiều điều vẫn còn là giả thiết mà chưa có bằng chứng xác thực nào cả. Tuy nhiên việc đến gần chân trời sự kiện rồi thoát ra là điều không tưởng bởi chúng ta sẽ cần một chiếc phi thuyền có vận tốc lớn hơn cả vận tốc ánh sáng.
Sức mạnh hủy diệt của hố đen là vô cùng to lớn và dường như không có bất cứ điều gì có thể ngăn cản chúng. Giống như một con quái vật trong vũ trụ, tiêu diệt bất cứ thứ gì trên đường đi của chúng. Nhưng tôi cũng có 1 tin tốt cho các bạn, đó là với những gì các nhà khoa học nghiên cứu được ngày hôm nay, thì khả năng một hố đen xuất hiện gần hệ Mặt trời của chúng ta là rất rất và rất nhỏ. Tuy nhiên nếu có một ngày như vậy, thì việc duy nhất chúng ta có thể làm đó là .... cầu nguyện.