Các nhà thiên văn học đã tìm thấy bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho thấy lỗ đen đang quay, một lần nữa khẳng định thuyết tương đối của Einstein. Khám phá này được thực hiện bằng cách nghiên cứu các luồng năng lượng cực mạnh phát ra từ một lỗ đen có kích thước bằng Hệ Mặt trời ở trung tâm thiên hà Messier 87 gần đó. Lỗ đen này, có tên là M87, được nghiên cứu nhiều nhất cho đến nay và là lỗ đen đầu tiên được nghiên cứu. hình ảnh trực tiếp vào năm 2019.
Các nhà vật lý thiên văn từ lâu đã dự đoán rằng các lỗ đen quay, nhưng cho đến nay, sự phức tạp của việc hình dung những con quái vật không gian đã khiến việc thu thập bằng chứng trở nên khó khăn. Các nhà nghiên cứu đã công bố kết quả của họ vào ngày 27 tháng trên tạp chí Nature.
"Sau khi chụp ảnh thành công lỗ đen trong thiên hà này bằng kính viễn vọng Event Horizon (EHT), câu hỏi liệu lỗ đen này có quay hay không đã trở thành vấn đề lớn đối với các nhà khoa học”, Kazuhiro Hada, nhà thiên văn học tại Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản, cho biết trong một tuyên bố. "Bây giờ sự kỳ vọng đã biến thành sự tự tin. Lỗ đen khổng lồ này thực sự đang quay tròn."
Lỗ đen có lực hấp dẫn mạnh đến mức không có gì (kể cả ánh sáng) có thể thoát ra khỏi miệng của chúng, nhưng điều đó không có nghĩa là không thể nhìn thấy chúng. Đó là bởi vì các lỗ đen đang hoạt động được bao quanh bởi các đĩa bồi tụ - những chùm vật chất khổng lồ tách ra từ các đám mây khí và các ngôi sao bị nung nóng đến nhiệt độ nóng đỏ do ma sát khi chúng xoắn ốc vào miệng lỗ đen.
Một phần vật liệu này bị đẩy ra, tạo thành hai tia vật chất nóng di chuyển với tốc độ 99,9% tốc độ ánh sáng, khoảng một phần mười thời gian. Làm thế nào các tia lỗ đen có được năng lượng khổng lồ mà chúng cần để thực hiện điều này vẫn còn là một bí ẩn, nhưng các nhà vật lý đã sử dụng thuyết tương đối rộng của Einstein để đề xuất rằng vật liệu có thể lấy nó từ từ trường của quái vật không gian nếu chúng quay nhanh quanh trục của chúng.
Các lỗ đen có thể đã thu được một phần chuyển động quay từ những ngày đầu tiên khi chúng còn là những ngôi sao, khi chúng đột ngột co lại vào bên trong, chúng trở nên giống như những vận động viên trượt băng duỗi tay ra để quay nhanh hơn. Theo thời gian, vòng quay này có lẽ tăng nhanh hơn do tác động của dòng vật chất từ các ngôi sao bị lỗ đen xé nát hoặc từ những vụ va chạm thảm khốc với các vật thể lớn khác.
Để tìm kiếm lời giải thích cho vòng quay khó nắm bắt này, các nhà thiên văn học đã chuyển sang lỗ đen siêu lớn M87, một khoảng trống khổng lồ trong không-thời gian sử dụng khối lượng của nó (gấp 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt trời) để kéo toàn bộ thiên hà về phía chính nó.
Bằng cách nghiên cứu M87* với mạng lưới kính thiên văn vô tuyến toàn cầu từ năm 2000 đến năm 2022, các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng các dòng tia của lỗ đen hoạt động qua lại giống như một máy đếm nhịp đánh dấu chu kỳ 11 năm. Điều này cho thấy lỗ đen tiến động, hay lắc lư, trên trục của nó khi nó quay tròn, giống như một con quay.
“Chúng tôi rất vui mừng về khám phá quan trọng này”, tác giả chính của nghiên cứu Cui Yuzhu, nhà thiên văn học tại Phòng thí nghiệm Chiết Giang ở Hàng Châu, Trung Quốc, cho biết trong một tuyên bố. “Vì khoảng cách giữa lỗ đen và đĩa tương đối nhỏ và thời gian tuế sai là khoảng 11 năm nên việc tích lũy dữ liệu có độ phân giải cao theo dõi cấu trúc của M87 trong hơn hai thập kỷ và phân tích cẩn thận là điều cần thiết để đạt được thành tựu này.”
Ngoài một sự xác nhận khác về lý thuyết của Einstein, việc phát hiện ra chuyển động quay của lỗ đen còn đặt ra một số câu hỏi thú vị. Trong số đó có những vấn đề liên quan đến những sự kiện thảm khốc nào có thể gây ra sự quay nhanh, cũng như khả năng phát hiện ra các quả cầu photon – một vòng ánh sáng yếu bao quanh lỗ đen có thể cung cấp manh mối quan trọng cho lý thuyết về lực hấp dẫn lượng tử.
Đọc thêm: