028.38225933 (Hotline) - 028 3822 1188 (FM 95.6) - 028 38291 357
dai-hoi-dai-bieu-hcm
Điện thoại: 028.38225933 - 028.38225934
Đường dây nóng bạn nghe đài: 028.3891 357 - 0948747571
Sự kiện:  Công nghệ

Các nhà khoa học phát hiện ra sự hợp nhất lớn nhất của hai lỗ đen từng được phát hiện

(VOH) - Các nhà thiên văn học có thể đã phát hiện ra vụ va chạm lớn nhất của hai lỗ đen từng được phát hiện, một sự hợp nhất hỗn loạn xảy ra cách đây khoảng 7 tỷ năm.

Màn trình diễn bao gồm hai nhân tố chính: một lỗ đen có khối lượng gấp 66 lần Mặt trời của chúng ta và một lỗ đen khác có khối lượng gấp 85 lần Mặt trời của chúng ta. Cả hai đến gần nhau, nhanh chóng quay xung quanh nhau vài lần mỗi giây trước khi cuối cùng đâm vào nhau trong một vụ nổ năng lượng dữ dội tạo ra những làn sóng xung kích khắp Vũ trụ. Kết quả của sự hợp nhất của nó? Một lỗ đen duy nhất có khối lượng gấp 142 lần Mặt trời của chúng ta.

Một phát hiện như vậy có thể là một phát hiện lớn đối với các nhà thiên văn học. Tính đến thời điểm hiện tại, các nhà khoa học đã có thể phát hiện và quan sát gián tiếp các lỗ đen ở hai phạm vi kích thước khác nhau. Loại nhỏ hơn có khối lượng từ 5 đến 100 lần so với Mặt trời của chúng ta. Ở đầu bên kia của quang phổ, có các lỗ đen siêu lớn - loại nằm ở trung tâm của các thiên hà lớn gấp hàng triệu tỷ lần khối lượng Mặt trời của chúng ta.

Hình ảnh hợp nhất của 2 lỗ đen
Hình ảnh hợp nhất của 2 lỗ đen lớn nhất từng được biết

Trong nhiều thời đại, các nhà khoa học đã cố gắng xác định chính xác các lỗ đen ở trung tâm, cái gọi là "lỗ đen khối lượng trung bình" có khối lượng từ 100 đến 1.000 lần khối lượng của Mặt trời. Các nhà thiên văn học chắc chắn loại này phải có ở ngoài đó nhưng không thể tìm thấy bất kỳ bằng chứng trực tiếp nào về sự tồn tại của chúng. Một vài lỗ đen trung gian tiềm năng đã được phát hiện, nhưng vẫn được coi là ứng cử viên.

Với khám phá này, được đăng tải chi tiết ngày 2/9 trên tạp chí Physical Review Letters và The Astrophysical Journal Letters, chúng ta có thể có phát hiện đầu tiên về một lỗ đen khối lượng trung bình được sinh ra. Khám phá có thể giúp giải thích tại sao Vũ trụ trông giống như nó - với sự tán xạ tương đối nhiều của các lỗ đen nhỏ hơn và một vài lỗ đen siêu lớn tại trung tâm của các thiên hà.

Một giả thuyết về việc các lỗ đen siêu lớn trở nên lớn như thế nào là các lỗ đen nhỏ hơn hợp nhất lặp đi lặp lại, hợp nhất cho đến khi chúng trở nên khổng lồ. Nhưng nếu đúng như vậy, thì ở đâu đó sẽ phải có những lỗ đen trung gian trong Vũ trụ. Đó là lý do tại sao các nhà thiên văn học đã tìm kiếm những thứ này rộng rãi, bởi vì chúng sẽ giúp giải câu đố này.

Kích thước các lỗ đen từng được phát hiện
Kích thước của các lỗ đen khi hợp nhất. Hình ảnh: LIGO/Caltech/MIT/R.Hurt

Để phát hiện ra vũ điệu của lỗ đen này, các nhà khoa học đã đo các sóng xung kích cực nhỏ mà sự hợp nhất tạo ra. Khi các vật thể cực lớn như lỗ đen hợp nhất, chúng làm cong không gian và thời gian, tạo ra những gợn sóng trong cấu trúc của Vũ trụ bắn ra ngoài với tốc độ ánh sáng từ sự kiện. Được gọi là sóng hấp dẫn, những gợn sóng này rất lớn khi chúng được tạo ra, nhưng vào thời điểm chúng đến hành tinh của chúng ta thì vô cùng mờ nhạt và cực kỳ khó phát hiện.

Các nhà khoa học đã trở nên khá thành thạo trong việc phát hiện những sóng hấp dẫn nhỏ bé này nhờ các đài quan sát ở Mỹ và Ý. Được biết đến với tên gọi LIGO và Virgo, các đài quan sát được thiết kế đặc biệt để phát hiện các sóng vô cực này từ các vụ hợp nhất lỗ đen - bằng cách đo cách các gợn sóng ảnh hưởng đến các gương lơ lửng ở đây trên Trái đất. Kể từ khi LIGO thực hiện lần đầu tiên phát hiện sóng hấp dẫn vào năm 2015, các đài quan sát đã lập một bản lý lịch ấn tượng, phát hiện khoảng 67 sự hợp nhất của các lỗ đen, sao neutron và lỗ đen hợp nhất với sao neutron.

Cách chúng ta 5,3 tỷ parsec, phát hiện được công bố hôm nay cũng là sự hợp nhất xa nhất mà LIGO và Virgo từng tìm thấy, với những con sóng phải mất 7 tỷ năm mới đến được với chúng ta. Sự kiện này, được gọi là GW190521, được phát hiện vào ngày 21 tháng 5 năm 2019 và nó mờ nhạt đến mức có thể dễ dàng bị bỏ lỡ. LIGO và Virgo chỉ thu được bốn đợt sóng nhỏ từ sự hợp nhất trong thiết bị dò tìm của họ, những nhiễu động chỉ kéo dài một phần mười giây. Các nhà khoa học làm việc với dữ liệu này đã sử dụng bốn thuật toán khác nhau để tìm ra các phần lung lay, cuối cùng cho phép họ xác định khối lượng của sự hợp nhất và lượng năng lượng được giải phóng. “Trong quá trình va chạm, khối lượng tương đương với bảy lần Mặt trời của chúng ta đã bị phá hủy và trở thành năng lượng rời khỏi hệ thống, vì vậy nó khá ấn tượng về mặt năng lượng nếu bạn nghĩ về nó,” Vitale nói, "Tương đương với bảy Mặt trời đã bị phá hủy trong một phần rất nhỏ của giây."

Do phát hiện nhỏ, các nhà thiên văn học LIGO và Virgo đang xem xét khả năng họ có thể không thực sự nhìn thấy một vụ sáp nhập lỗ đen lớn mà thay vào đó họ đã thu nhận sóng từ một ngôi sao đang sụp đổ hoặc một số hiện tượng kỳ lạ khác. Tuy nhiên, sự hợp nhất lỗ đen là lời giải thích đơn giản nhất và có ý nghĩa nhất cho những gì họ đã quan sát được. Các nhà thiên văn học ước tính rằng những vụ hợp nhất như thế này hiếm hơn những vụ sáp nhập lỗ đen nhỏ hơn mà LIGO và Virgo đã từng thấy, điều này giải thích tại sao phải mất một thời gian để các đài thiên văn chọn được loại lỗ đen này. Vitale nói: “Đối với mỗi sự kiện như sự kiện này, sẽ có khoảng 500 sự hợp nhất của các lỗ đen nhỏ hơn, vì vậy nó rất hiếm.

Nhưng Vitale hy vọng sẽ chứng kiến ​​những vụ sáp nhập như thế này một lần nữa. Hiện tại, LIGO và Virgo không đưa ra quan sát, nhưng hai cơ sở này sẽ hoạt động trở lại vào cuối năm sau với một số nâng cấp, làm cho thiết bị của họ thậm chí còn nhạy hơn trước. Vitale nói: “Chúng ta sẽ có thể phát hiện nhiều vật thể cực nặng này hơn, và sau đó chúng ta sẽ có thể nói thêm một chút về nguồn gốc của chúng, chúng đến từ đâu, độ hiếm của chúng và đặc tính của chúng. Vì vậy, chúng tôi sẽ thực sự có thể thăm dò sự sống và cái chết của những lỗ đen này."

T.A