Sự thật về vòng tròn màu đen ở trung tâm của hố đen

Bức ảnh đầu tiên của nhân loại về hố đen

Theo những hình ảnh chụp được thì đây là một hố đen với những vòng xoáy khổng lồ các vật chất vũ trụ và bao quanh là một vòng tròn màu vàng và cam khá "lạ lẫm". Để có thể chụp được hình ảnh hố đen vũ trụ trên các nhà khoa học thuộc dự án EHT đã sử dụng 8 kính viễn vọng trên khắp thế giới, tạo ra một kính thiên văn ảo có kích thước bằng Trái Đất để thu thập hình ảnh về hố đen và hơn 200 chuyên gia thiên văn học.

Hình ảnh được các nhà nghiên cứu công bố chính là hố đen nằm ở "trái tim" của thiên hà Messier 87 (M87), thuộc siêu thiên hà Xử Nữ (Virgo), cách trái đất gần 55 triệu năm ánh sáng. Đây là hình ảnh thực đầu tiên về một hố đen vũ trụ. Tất cả những hình ảnh trước đây đều là sản phẩm của trí tưởng tượng hoặc mô phỏng máy tính thông qua dữ liệu và phân tích của các nhà khoa học.

Heino Falcke, Chủ tịch Hội đồng Khoa học EHT, chuyên gia về vô tuyến thiên văn và vật lý lượng tử thiên văn tại Đại học Radboud (Hà Lan), cho biết: "Nếu hố đen xuất hiện trong một vùng sáng, chẳng hạn như một đĩa khí phát sáng, chúng ta có thể ghi nhận hố đen tạo ra vùng tối trong đó tương tự như một chiếc bóng của chính nó".

Theo Derek Fox, chuyên gia tại Khoa Thiên văn học và Vật lý thiên văn thuộc Đại học Penn State (Mỹ), hố đen vũ trụ tại M87 không gần Trái Đất nhất nhưng lại có khối lượng lớn nhất. Nó được xem là mục tiêu quan sát hứa hẹn thành công cao nhất cho dự án.

Sự thật về vòng tròn ở giữa hố đen

Trong hình ảnh được các nhà khoa học công bố hôm 10/4, vòng tròn màu đen ở giữa chỉ là "chiếc bóng" của hố đen vũ trụ. Ranh giới của nó là những vật chất phát sáng bao quanh.

Tuy nhiên, màu sắc của vòng tròn không phải là màu sắc thật của khí và bụi bao quanh hố đen. Derek Fox nói sắc vàng cam trong hình là màu được các nhà khoa học của EHT lựa chọn để thể hiện độ phát sáng của các vật chất bao quanh.

"Màu vàng thể hiện độ phát sáng ở mức cao nhất. Màu đỏ thì thấp hơn. Còn màu đen tượng trưng cho việc có rất ít hoặc không hề phát sáng", Fox cho biết.

Ông nhận định, nếu đặt trong phân tích quang phổ, ánh sáng của vòng tròn bao quanh hố đen M87 rất có thể sẽ có màu trắng, với một chút sắc xanh hoặc đỏ.

"Theo kỳ vọng của tôi, có lẽ vòng tròn này sẽ lấp lánh màu trắng, với độ sáng cao hơn dọc theo vành bán nguyệt và tối hơn ở những điểm còn lại. Vùng hố đen phủ bóng sẽ có màu đen", ông nói.

Heino Falcke cho biết thêm: "Chiếc bóng của hố đen, được tạo ra bởi sự bẻ cong và giam giữ ánh sáng bằng trọng lực ở chân trời sự kiện, đã hé lộ nhiều điều về bản chất của những thiên thể kỳ bí này và cho phép chúng ta đo lường khối lượng khồng lồ của hố đen tại M87".

Hố đen được hình thành như thế nào?

Thuyết tương đối năm 1916 của nhà vật lý lý thuyết người Đức Albert Einstein (1879-1955) đã từng tiên đoán về sự tồn tại của hố đen, hướng tới giả định rằng, hố đen đúng là một "con quái vật" có khả năng nuốt chửng mọi loại vật chất, kể cả ánh sáng. Vật chất, năng lượng, ánh sáng, bức xạ điện tử... một khi đã bị nuốt vào "con quái vật" không đáy ấy sẽ không bao giờ thoát ra được.

Như vậy, sau 103 năm kể từ khi Einstein dự đoán về hố đen, và sau hơn 1 thập kỷ để hơn 200 nhà khoa học khắp thế giới tựu chung nghiên cứu, quan sát, nhân loại đã có bằng chứng duy nhất tính cho đến nay về hố đen.

CNN dẫn lời các nhà khoa học NASA cho biết, các hố đen hình thành từ một lượng lớn vật chất bị hút vào vùng không-thời gian có trường hấp dẫn khổng lồ, có khả năng hút mọi thứ xung quanh, bao gồm cả ánh sáng, mà không để bất cứ thứ gì thoát ra được.

Hố đen mạnh đến nỗi có thể làm cong không-thời gian. Vật chất tích tụ xung quanh hố đen được nung nóng đến hàng tỷ độ và đạt vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng. Ánh sáng bị bẻ cong quanh trường hấp dẫn của lỗ đen, tạo ra vòng photon mà chúng ta thấy được trong bức ảnh hố đen mới nhất.

Đúng như cái tên của chúng - Hố đen - bản thân "con quái vật" này không phát ra ánh sáng thuộc phổ điện tử nên chúng gần như vô hình trong không gian.

Các phương pháp hình ảnh được sử dụng để chụp hố đen của EHT cho thấy hố đen siêu lớn có cấu trúc giống như một chiếc nhẫn và cái bóng của nó. Kích thước lỗ đen có liên quan trực tiếp đến khối lượng. Lỗ đen càng lớn, bóng càng lớn. Và các lỗ đen có vẻ như vô hình, nhưng cách chúng tương tác với vật liệu xung quanh đã khiến chúng hiện hình.

Theo thuyết tương đối rộng của Einstein, các hố đen siêu lớn có thể có khối lượng tương đương với hàng tỷ Mặt Trời. Những "con quái vật vũ trụ" này có khả năng ẩn náu tại trung tâm của hầu hết các thiên hà. 

An Dương (T/h)