Giấc mơ và tầm nhìn của Stephen Hawking không chỉ là hiểu được chức năng tổng thể của các lỗ đen mà còn để đưa ra những quan sát thực tế về các lỗ đen.
Các lỗ đen lâu đời hơn nhiều vật thể trong vũ trụ, và số lượng của chúng cũng rất lớn. Nguồn gốc và sự hình thành của chúng nói lên quá khứ và tương lai của vũ trụ. Nếu Stephen Hawking nhìn thấy những tiến bộ trong nghiên cứu hố đen trong lĩnh vực khoa học ngày nay, ông sẽ rất vui mừng. Ước mơ và tầm nhìn của ông không chỉ là tìm hiểu chức năng tổng thể của các lỗ đen mà còn có thể quan sát thực tế các lỗ đen.
Cuối cùng, Hawking không chỉ xác định lại các giả thiết trước đây về lỗ đen mà còn cung cấp một số cơ sở cho phỏng đoán thuần túy ban đầu xung quanh lỗ đen. Dựa trên nghiên cứu của Hawking, các nhà vật lý ngày nay có thể đạt được một loạt tiến bộ vượt bậc. Bản thân từ “hố đen” có thể kích hoạt hàng loạt liên tưởng trong tâm trí bạn, khiến bạn nghĩ rằng đây là một xác chết có thể mang đến những tai họa tiềm tàng. Tuy nhiên, chúng ta vẫn chưa thể đánh giá hết vẻ đẹp và sức mạnh thực sự của lỗ đen.
Hố đen là gì?
Lỗ đen hay lỗ đen thường dùng để chỉ một vùng trong không gian nơi có lực hấp dẫn rất mạnh và vật chất, bức xạ hoặc thậm chí ánh sáng khó thoát ra khỏi bên trong lỗ đen. Vì điều này, chúng tôi không thể nhìn thấy chúng trực tiếp.
Nguyên nhân phổ biến nhất của lỗ đen là cái chết của các vì sao. Do đó, mặc dù không thể nhìn thấy lỗ đen nhưng chúng ta có thể sử dụng các kính thiên văn rất tiên tiến để quan sát cấu trúc và hành vi của các ngôi sao gần lỗ đen. Khi những ngôi sao này tiếp cận lỗ đen, chúng sẽ gặp phải những biến động bất thường.
Thành phần của lỗ đen
Chân trời sự kiện của một lỗ đen và đĩa bồi tụ xung quanh.
Đầu tiên, chúng ta phải hiểu “chân trời sự kiện” là gì. Đây là một ranh giới cong giữa thời gian và không gian, và nó cũng có thể được coi là ranh giới của một lỗ đen. Đường chân trời sự kiện của một lỗ đen đang quay được chia thành đường chân trời bên ngoài và đường chân trời bên trong; Một lỗ đen không quay còn được gọi là lỗ đen Schwarzschild, và các chân trời bên trong và bên ngoài trùng nhau. Khi vượt qua chân trời sự kiện, lỗ đen có thể chuyển đổi một cách hiệu quả khối lượng vật chất rơi trên nó thành năng lượng. Khái niệm chân trời sự kiện lần đầu tiên được đề xuất bởi nhà triết học tự nhiên người Anh John Michel vào thế kỷ 18, và sau đó được Wolfgang Lindler định nghĩa như một thuật ngữ đặc biệt.
Một khái niệm thú vị khác về lỗ đen là “điểm kỳ dị”, tức là điểm tập trung tất cả khối lượng của lỗ đen trong không gian và thời gian. Tại thời điểm này, vật chất bị nén thành những điểm rất nhỏ với mật độ cực lớn và lực hút hướng vào trong rất mạnh. Theo thuyết tương đối rộng, miễn là một lỗ đen Schwarzschild không quay được hình thành, vật chất trong chân trời sự kiện của nó chắc chắn sẽ sụp đổ dưới tác động của lực hấp dẫn, được gọi là một điểm có mật độ vô hạn. , tức là điểm kỳ dị.
Các lỗ đen được hình thành như thế nào? Lỗ đen có thể lớn đến mức nào?
Mặc dù hầu hết các nhà khoa học đều tin rằng những lỗ đen đầu tiên xuất hiện khi vũ trụ mới bắt đầu giãn nở, những lỗ đen sau này được hình thành khi lõi của các ngôi sao siêu lớn sụp đổ. Tuy nhiên, các lỗ đen siêu lớn được cho là đã hình thành cùng lúc với các thiên hà của chúng.
Hầu hết (nếu không phải tất cả) các lỗ đen đều có một điểm chung, và đó là con đường mà chúng đi sau cái chết của ngôi sao mẹ. Khi năng lượng của ngôi sao bị cạn kiệt, quá trình đầu tiên xảy ra là chuyển hydro thành heli, sau đó khi hết hydro, heli tiếp tục bị đốt cháy và chuyển hóa thành các nguyên tố nặng hơn. Do khối lượng lớn của lõi ngôi sao, quá trình sụp đổ có thể diễn ra không ngừng, cuối cùng hình thành một lỗ đen.
Một số lỗ đen (lỗ đen thu nhỏ) nhỏ bằng một nguyên tử, trong khi những lỗ khác lớn đến mức có thể nuốt chửng cả một thiên hà trong một lần và có thể tập hợp tới 1 triệu ngôi sao. cùng với nhau.
Làm thế nào để chúng ta xác định vị trí các lỗ đen?
Hình dung về điểm kỳ dị của lỗ đen.
Câu hỏi này thoạt nghe có vẻ vô lý, một số người sẽ nói, nếu ánh sáng không thể thoát ra khỏi lỗ đen thì làm sao xác định được vị trí của lỗ đen? Tuy nhiên, bằng cách xem xét kỹ các đặc điểm của lỗ đen, các nhà khoa học có một số cách để định vị chính xác chúng ở những khoảng cách rất xa.
Phương pháp đầu tiên là chú ý đến hiệu ứng hấp dẫn của lỗ đen. Bất kỳ lỗ đen nào cũng sẽ khiến các thực thể gần đó tiếp cận nó và bao quanh lỗ đen, cuối cùng rơi vào bên trong. Phương pháp này nghe có vẻ đơn giản nhưng thực tế lại dựa nhiều vào may rủi. Nhiều hiện tượng khác có ảnh hưởng tương tự đến các ngôi sao và hành tinh, vì vậy đây chỉ là một phương pháp thực nghiệm.
Phương pháp thứ hai liên quan đến việc tìm kiếm các tín hiệu tia X có thể có. Khi vật chất rơi vào lỗ đen, nó sẽ tụ lại với nhau thành một cấu trúc vòng dày đặc, ngay trên chân trời sự kiện. Trong một số trường hợp, năng lượng cực cao sẽ được chuyển hóa thành bức xạ và giải phóng, giúp chúng ta có thể tìm thấy những vật thể khổng lồ này trong vũ trụ.
Có bao nhiêu lỗ đen trong vũ trụ?
Mật độ của một lỗ đen sẽ thay đổi theo những thay đổi về đặc tính không gian, chẳng hạn như loại thiên hà và các loại sao được tìm thấy trong thiên hà, v.v. Để ước tính số lượng lỗ đen trong một thiên hà, chúng ta cần thực hiện các quan sát sâu sắc về sự hình thành của bụi và khí. Hành vi của hai lỗ đen liền kề phần lớn bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn của nhau, do đó hạn chế khoảng cách giữa hai lỗ đen.
Các nhà khoa học ước tính rằng có khoảng 100 nghìn tỷ lỗ đen trong vũ trụ có thể quan sát được trong phạm vi mà chúng ta có thể cảm nhận được. Con số này có vẻ lớn, nhưng trên thực tế, chỉ có 100 đến 200 lỗ đen được định vị chính xác.
Ví dụ, các nhà khoa học đã phát hiện ra sự tồn tại của các lỗ đen siêu lớn và chuẩn tinh như 1ES 2344 + 514, Fornax A; HLX-1 hiện được biết đến là nguồn tia X siêu sáng phát sáng nhất và được coi là một lỗ đen khối lượng trung bình; Ngoài ra, các nhà khoa học cũng đã phát hiện ra các lỗ đen dạng sao như GX 339-4 / V821 Ara.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đề xuất khái niệm hệ thống lỗ đen, dùng để chỉ sự tồn tại của nhiều hơn một lỗ đen trong một phạm vi nhất định. Các hệ thống này có các thuộc tính độc nhất, có thể là từ lỗ đen lớn nhất trong hệ thống hoặc là kết quả của sự kết hợp của tất cả các thuộc tính của lỗ đen.
Làm thế nào để chúng ta ước tính số lượng lỗ đen?
Để ước tính số lượng lỗ đen gần đúng trong vũ trụ, bước đầu tiên là phân chia các khu vực dựa trên các đặc điểm nhất định (chẳng hạn như khoảng cách gần với một thiên hà hoặc ngôi sao). Bằng cách quan sát cùng một tập hợp các tính chất và áp dụng chúng cho các điểm khác nhau trong cùng một khu vực, có thể ước tính số lượng lỗ đen trung bình, có thể có sai số từ 10 đến 20 lỗ đen.
Bước tiếp theo là tìm kiếm những điểm tương đồng giữa nhiều vùng tiêu điểm và phân loại các lỗ đen thành siêu tân tinh, chuẩn tinh,… Vì mỗi loại thực thể lỗ đen sẽ có những đặc điểm rất khác nhau, nên có thể tìm thấy nhiều thực thể lỗ đen của cùng loại trong một phạm vi nhất định.
Việc nghiên cứu về lỗ đen không ngừng được mở rộng. Để hiểu đầy đủ những bí ẩn của lỗ đen, có lẽ phải mất nhiều thế hệ nghiên cứu. Đây là một cuộc phiêu lưu khó khăn, nhưng nó có thể cho chúng ta biết thêm rất nhiều điều về tương lai và quá khứ của vũ trụ. Có lẽ chỉ có thời gian mới chứng minh được liệu những cảnh được miêu tả trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng có thật hay không.
Vừa rồi, bạn vừa mới đọc xong bài viết về
Làm cách nào để tính toán có bao nhiêu lỗ đen trong vũ trụ?
tại Tips Tech.
Hy vọng rằng những kiến thức trong bài viết
Làm cách nào để tính toán có bao nhiêu lỗ đen trong vũ trụ?
sẽ làm cho bạn để tâm hơn tới vấn đề
Làm cách nào để tính toán có bao nhiêu lỗ đen trong vũ trụ?
hiện nay.
Hãy cũng với Tip Techs khám phá thêm nhiều bài viết về
Làm cách nào để tính toán có bao nhiêu lỗ đen trong vũ trụ?
nhé.
Bài viết
Làm cách nào để tính toán có bao nhiêu lỗ đen trong vũ trụ?
đăng bởi vào ngày 2022-05-18 05:44:09. Cảm ơn bạn đã bỏ thời gian đọc bài tại Tips Tech
Nguồn: genk.vn