Hố đen vũ trụ

Tiêu đề: Hố đen vũ trụ 23/10/10, 10:58 am

Hốđen, hay còn gọi là Lỗ đen vũ trụ, là một lực lượng vật chất có khốilượng và thể tích cực kì lớn, lớn đến nỗi lực hấp dẫn của nó làm chomọi vật thể (thậm chí cả ánh sáng) không thể nào thoát ra được sau khiđã bị "hút" vào, vì vậy người ta không thể quan sát được bất cứ vật thểnào sau khi nó bị lọt vào lỗ hổng này, nên nó có tên là "Hố đen".Truờng hấp dẫn mà hố đen tạo ra rất lớn, vì vậy, một vật muốn thoát rakhỏi hố đen phải có vận tốc thoát lớn hơn vận tốc ánh sáng trong chânkhông. Điều này là không thể vì theo lý thuyết tương đối vận tốc ánhsáng trong chân không là vận tốc giới hạn lớn nhất có thể đạt được củavật chất, do đó không có vật nào, kể cả các lượng tử ánh sáng (photon),có thể thoát ra khỏi hố đen. Tuy nhiên, ta vẫn có thể nhận biết được sựtồn tại của hố đen qua việc quan sát chuyển động của các vật thể trongvùng ảnh hưởng của nó. Sự hình thành
Giảthuyết đầu tiên về Lỗ đen vũ trụ được nêu ra bởi nhà khoa học người AnhJohn Michell và Pierre LaPlace người Pháp vào những năm 1790 dựa trênThuyết tương đối rộng của Newton. Hai nhà khoa học đã có những nghiêncứu độc lập và đi đến lập luận có sự tồn tại của "ngôi sao vôhình-invisible star." Lý thuyết tương đối rộng (cũng như cáclý thuyết hấp dẫn khác) không chỉ nói rằng các Hố đen có thể tồn tại màcòn tiên đoán rằng chúng sẽ được hình thành trong tự nhiên khi có đủkhối lượng trong một vùng không gian nào đó và trải qua một quá trìnhgọi là suy sập hấp dẫn. Vì khi khối lượng bên trong vùng đó tăng lên,lực hấp dẫn của nó cũng mạnh lên. Các phân tích định lượng vềđiều này dẫn đến việc tiên đoán một ngôi sao có khối lượng khoảng balần khối lượng Mặt Trời, tại thời điểm cuối cùng trong quá trình tiếnhóa hầu như chắc chắn sẽ co lại tới một kích thước tới hạn cần thiết đểxảy ra suy sập hấp dẫn (thông thường các ngôi sao co lại chỉ dừng ởtrạng thái sao neutron). Khi điều này xảy ra, không có bất kỳ lực vậtlý nào có thể ngăn cản sự suy sập đó, và một hố đen được tạo thành. Sựsuy sập của các ngôi sao sẽ tạo nên các hố đen có khối lượng ít nhấtgấp ba lần khối lượng Mặt Trời. Các hố đen siêu lớn có thể có khốilượng gấp hàng triệu, hàng tỷ lần khối lượng Mặt Trời có thể được hìnhthành khi có một số lớn các ngôi sao bị nén chặt trong một vùng khônggian tương đối nhỏ, hoặc khi có một số lượng lớn các ngôi sao rơi vàomột hố đen ban đầu, hoặc khi có sự hợp nhất của các hố đen nhỏ hơn.Người ta tin rằng điều kiện để các hiện tượng trên có thể xảy ra ở mộtsố (nếu không muốn nói là hầu hết) tâm của các thiên hà, bao gồmcả Thiên Hà của chúng ta. Tuy nhiên chỉ với những ngôi sao cực kì lớnmới có thể biến thành các Lỗ đen. Mặt trời của chúng ta không đủ độ lớnđể làm việc đó, trong khoảng 4 tỷ năm nữa Mặt trời sẽ hết năng lượng vàtrở thành một ngôi sao tắt. Trong Thiên văn học gọi những ngôi sao dạngnày là Sao lùn trắng (White Dwarf star). Hố đen vũ trụ Hole2

Quan sát hố đen
Hiệuứng đáng nghi ngờ nhất là vật chất rơi vào hố đen (giống như nước đổvào đường thoát nước) sẽ tập hợp lại với nhau tạo nên một đĩa gia tốcquay rất nhanh và rất nóng xung quanh hố đen trước khi bị nó nuốt. Masát xuất hiện tại những vùng lân cận đĩa làm cho đĩa trở nên vô vùngnóng và được thoát ra dưới dạng tia X. Quá trình nung nóng này cũng vôcùng hiệu quả và có thể biến 50% khối lượng của vật thể thành nănglượng bức xạ. Nói một cách dễ hiểu, vật thể ban đầu chuyển động vòngquanh miệng hố đen, sau đó bị nó hút vào tâm, và cuối cùng bị kéo dàithành 'mì sợi' và bị xé nát. Chúng ta đã tìm thấy hố đen chưa? Ngàynay, có khá nhiều những bằng chứng thiên văn gián tiếp về hai loại hốđen (Stellar và Supermassive), và thêm các giả thiết về loại hố đen thứ3 (Miniature):

Các hố đen khối lượng ngôi sao cókhối lượng cỡ bằng các ngôi sao bình thường (4 - 15 lần khối lượng MặtTrời. Các hố đen loại này trong Thiên văn học gọi là Stellar-được hìnhthành từ sự sụp đổ của một ngôi sao;
Các hố đen siêunặng (Supermassive) có khối lượng bằng một thiên hà; các hố đen dạngnày tồn tại ở trung tâm của hầu hết các Dải ngân hà;
Hốđen siêu nhỏ (miniature black hole)được giả thiết là được hình thànhngay sau vụ nổ "Big Bang"-vụ nổ được cho là khởi nguồn của vũ trụkhoảng 15 tỷ năm về trước.

Các tranh cãi
Tháng3 năm 2005, nhà vật lý George Chapline làm việc tại Phòng thí nghiệmquốc gia Lawrence ở California cho rằng các hố đen không tồn tại, vàrằng các vật thể mà mọi người cho là các hố đen thực ra là các ngôi saonăng lượng đen. Ông đưa ra kết luận này từ các nghiên cứu cơ học lượngtử. Mặc dù đề xuất của ông không được đông đảo các nhà vật lý ủng hộ,nhưng vẫn thu hút được nhiều quan tâm của công luận. (Bài viết có thểđược đọc trên http://www.nature.com/)