Tìm hiểu chút về hố đen vũ trụ

Hố đen, hay còn gọi là Lỗ đen vũ trụ, là một lực lượng vật chất có khối lượng và thể tích cực kì lớn, lớn đến nỗi lực hấp dẫn của nó làm cho mọi vật thể (thậm chí cả ánh sáng) không thể nào thoát ra được sau khi đã bị "hút" vào, vì vậy người ta không thể quan sát được bất cứ vật thể nào 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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tìm hiểu chút về hố đen vũ trụTìm hiểu chút về hố đen vũ trụHố đen, hay còn gọi là Lỗ đen vũ trụ, là một lực lượng vật chất có khối lượng và thể tíchcực kì lớn, lớn đến nỗi lực hấp dẫn của nó làm cho mọi vật thể (thậm chí cả ánh sáng)không thể nào thoát ra được sau khi đã bị hút vào, vì vậy người ta không thể quan sátđược bất cứ vật thể nào 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 ra khỏi hố đen phảicó vận tốc thoát lớn hơn vận tốc ánh sáng trong chân không. Điều này là không thể vìtheo lý thuyết tương đối vận tốc ánh sáng trong chân không là vận tốc giới hạn lớn nhấtcó thể đạt được của vật 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 sự tồn tạicủa hố đen qua việc quan sát chuyển động của các vật thể trong vùng ảnh hưởng của nó.Sự hình thànhGiả thuyết đầu tiên về Lỗ đen vũ trụ được nêu ra bởi nhà khoa học người Anh JohnMichell và Pierre LaPlace người Pháp vào những năm 1790 dựa trên Thuyết tương đốirộng của Newton. Hai nhà khoa học đã có những nghiên cứu độc lập và đi đến lập luậncó sự tồn tại của ngôi sao vô hình-invisible star.Lý thuyết tương đối rộng (cũng như các lý thuyết hấp dẫn khác) không chỉ nói rằng cácHố đen có thể tồn tại mà còn tiên đoán rằng chúng sẽ được hình thành trong tự nhiên khicó đủ khối lượng trong một vùng không gian nào đó và trải qua một quá trình gọi là suysập hấp dẫn. Vì khi khối lượng bên trong vùng đó tăng lên, lực hấp dẫn của nó cũngmạnh lên.Các phân tích định lượng về điều này dẫn đến việc tiên đoán một ngôi sao có khối lượngkhoảng ba lần khối lượng Mặt Trời, tại thời điểm cuối cùng trong quá trình tiến hóa hầunhư chắc chắn sẽ co lại tới một kích thước tới hạn cần thiết để xảy ra suy sập hấp dẫn(thông thường các ngôi sao co lại chỉ dừng ở trạng thái sao neutron). Khi điều này xảy ra,không có bất kỳ lực vật lý nào có thể ngăn cản sự suy sập đó, và một hố đen được tạothành.Sự suy sập của các ngôi sao sẽ tạo nên các hố đen có khối lượng ít nhất gấp ba lần khốilượng Mặt Trời. Các hố đen siêu lớn có thể có khối lượng gấp hàng triệu, hàng tỷ lầnkhối lượng Mặt Trời có thể được hình thành khi có một số lớn các ngôi sao bị nén chặttrong một vùng không gian tương đối nhỏ, hoặc khi có một số lượng lớn các ngôi sao rơivào một hố đen ban đầu, hoặc khi có sự hợp nhất của các hố đen nhỏ hơn. Người ta tinrằng điều kiện để các hiện tượng trên có thể xảy ra ở một số (nếu không muốn nói là hầuhết) tâm của các thiên hà, bao gồm cả Thiên Hà của chúng ta. Tuy nhiên chỉ với nhữngngôi sao cực kì lớn mới có thể biến thành các Lỗ đen. Mặt trời của chúng ta không đủ độlớn để làm việc đó, trong khoảng 4 tỷ năm nữa Mặt trời sẽ hết năng lượng và trở thànhmột ngôi sao tắt. Trong Thiên văn học gọi những ngôi sao dạng này là Sao lùn trắng(White Dwarf star).Độ lớn của Hố đen bằng bán kính Schwarzschild và khác nhau đối với các hố đen khácnhau. Người ta còn gọi độ lớn này là Chân trời sự kiện (event horizon). Bán kínhSchwarzschild là bán kính đặc trưng cho mỗi khối lượng vật chất có chứa năng lượng xácđịnh. Nếu khối lượng vật chất đó được nén trong vòng bán kính Schwarzschild, khôngmột loại năng lượng nào có thể giúp nó thoát khỏi việc bị kéo vào điểm Kỳ dị(singularity) ở tâm của đường tròn.Người ta tính toán được rằng nếu Hố đen có khối lượng nặng bằng khối lượng của Tráiđất 6x(10 mũ 24)kg thì Hố đen chỉ có kích cỡ là 8,9 mm. Hố đen càng nặng (chứa nhiềukhối vật chất bên trong) thì không gian của nó càng lớn.Quan sát hố đenHiệu ứng đáng nghi ngờ nhất là vật chất rơi vào hố đen (giống như nước đổ vào đườngthoát nước) sẽ tập hợp lại với nhau tạo nên một đĩa gia tốc quay rất nhanh và rất nóngxung quanh hố đen trước khi bị nó nuốt. Ma sát xuất hiện tại những vùng lân cận đĩa làmcho đĩa trở nên vô vùng nóng và được thoát ra dưới dạng tia X. Quá trình nung nóng nàycũng vô cùng hiệu quả và có thể biến 50% khối lượng của vật thể thành năng lượng bứcxạ. Nói một cách dễ hiểu, vật thể ban đầu chuyển động vòng quanh miệng hố đen, sau đóbị nó hút vào tâm, và cuối cùng bị kéo dài thành mì sợi và bị xé nát.Chúng ta đã tìm thấy hố đen chưa?Ngày nay, có khá nhiều những bằng chứng thiên văn gián tiếp về hai loại hố đen (Stellarvà Supermassive), và thêm các giả thiết về loại hố đen thứ 3 (Miniature): Các hố đen khối lượng ngôi sao có khối lượng cỡ bằng các ngôi sao bình thường • (4 - 15 lần khối lượng Mặt Trời. Các hố đen loại này trong Thiên văn học gọi là Stellar-được hình thành từ sự sụp đổ của một ngôi sao; Các hố đen siêu nặng (Supermassive) có khối lượng bằng một thiên hà; các hố • đen dạng này tồn tại ở trung tâm của hầu hết các Dải ngân hà; Hố đen siêu nhỏ (miniature black hole)được giả thiết là được hình thành ngay sau • vụ nổ Big Bang-vụ nổ được cho là khởi nguồn của vũ trụ khoảng 15 ...