Còn nhớ hồi tháng 4/2019, thế giới và cộng đồng khoa học nói riêng đã phải rạo rực và chấn động đến thế nào khi dự án EHT (Event Horizon Telescope - Kính thiên văn chân trời sự kiện) công bố bức hình đầu tiên trong lịch sử của hố đen vũ trụ.
Một công bố mang tính chất thế kỷ, được xem là một trong những sự kiện quan trọng nhất lịch sử thiên văn. Tuy nhiên do hạn chế về mặt công nghệ, bức ảnh ấy có chất lượng khá thấp, mờ ảo và không rõ ràng.
Làm sao để mô phỏng lại một hố đen?
Bức ảnh đầu tiên về hố đen M87
Cũng phải thôi, chụp ảnh về hố đen - thứ có thể hút mọi thứ kể cả ánh sáng thì chắc chắn không dễ dàng rồi.
Nhưng công nghệ rồi sẽ phát triển, sớm muộn gì những bức hình rõ nét nhất về hố đen vũ trụ cũng sẽ ra đời. NASA, trong lúc chờ đợi điều đó, đã quyết định làm ra một bức hình mô phỏng lại những gì có khả năng sẽ là hình ảnh của hố đen vũ trụ trong tương lai.
Được biết, hình ảnh mô phỏng này được NASA thực hiện cho tạp chí Black Hole Week. Và nó đẹp đến mức khiến cộng đồng fan thiên văn vũ trụ trên internet phải rơi nước mắt.
Làm sao để mô phỏng lại một hố đen?
Bức hình hồi tháng 4 của NASA công bố là về một siêu hố đen.
Theo những kiến thức hiện tại của con người, hầu hết các thiên hà trong vũ trụ đều có một siêu hố đen nằm ở trung tâm, nhưng tại sao chúng lại ở đó thì vẫn còn là điều bí ẩn. Thứ gì có trước, hố đen hay thiên hà? Chẳng ai biết cả.
Những gì chúng ta biết về hố đen cho đến thời điểm hiện tại, đó là chúng rất khổng lồ, với khối lượng gấp hàng triệu, thậm chí hàng tỉ lần Mặt trời của Thái dương hệ. Chúng có thể kiểm soát quá trình hình thành của một ngôi sao. Và khi chúng thức tỉnh và bắt đầu nuốt mọi thứ, cũng là lúc chúng trở thành một trong những vật thể sáng rực rỡ nhất vũ trụ.
Trên thực tế, đã có những hình ảnh mô phỏng lại hố đen trong quá khứ, như phiên bản xuất hiện đầu tiên từ thập niên 1960 bởi máy tính IBM 7040, hay được vẽ tay bởi nhà thiên văn học Jean-Pierre Luminet năm 1978... Tất cả đều khá tương tự với bản mô phỏng của NASA.
Ở các bản mô phỏng, chúng ta đều thấy một vòng tròn màu đen ở trung tâm. Nó được gọi là "đường chân trời sự kiện" - event horizon - ranh giới trước khi một vật chất bị hố đen hút gọn và không thể quay trở lại được nữa vì lực hấp dẫn cực mạnh của hố đen.
Bản vẽ của Jean-Pierre Luminet (1978)
Tính từ tâm hố đen, có một vòng đĩa vật chất xoay xung quanh. Khối vật chất này rất lớn, có khả năng phát ra bức xạ thông qua lực ma sát, đủ để chúng ta thu nhận được tín hiệu bằng kính tiềm vọng. Đó cũng là cách để con người có được bức hình đầu tiên về hố đen vũ trụ M87 hồi tháng 4 vừa qua.
Xung quanh khu vực chân trời sự kiện là một vòng photon tỏa sáng, xuất phát từ vùng đĩa bồi tụ phía sau hố đen. Nhưng vì hố đen có lực hấp dẫn quá đặc, nên ngay cả khu vực không thời gian bên ngoài vùng chân trời sự kiện cũng bị bẻ cong, khiến ánh sáng uốn xung quanh hố đen.
Một bên của đĩa bồi tụ cũng sáng hơn nửa còn lại, do hiện tượng ánh sáng tương đối. Một bên đĩa chuyển động về phía chúng ta sẽ sáng hơn, vì nó gần chạm đến vận tốc ánh sáng. Nửa còn lại dịch xa khỏi chúng ta sẽ có hiệu ứng ngược lại.
Dựa trên các yếu tố ấy, NASA đã tạo ra một hình ảnh mới, được xem là phiên bản hết sức chính xác. Những bức hình mô phỏng này sẽ trở thành công cụ, cho phép khoa học hiểu được thêm những hiện tượng vật lý xung quanh một hố đen vũ trụ, và từ đó có được hình ảnh thật của chúng.