Khám phá này không chỉ thách thức những hiểu biết hiện tại về các vật thể hấp dẫn mạnh nhất vũ trụ mà còn đặt ra câu hỏi lớn: liệu thuyết tương đối tổng quát của Einstein có thực sự áp dụng được trong những điều kiện cực đoan nhất?
Khoa học vũ trụ luôn chứa đựng những bí ẩn sâu thẳm, và mỗi khám phá mới lại vén màn một lớp bí mật khác. Lần này, sự kiện chấn động đến từ một bức ảnh chụp bởi Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện (Event Horizon Telescope - EHT).
Sau thành công vang dội của bức ảnh lỗ đen đầu tiên vào năm 2019, các nhà khoa học đã tiếp tục quan sát lỗ đen siêu khối lượng ở trung tâm thiên hà M87. Thay vì hình ảnh quen thuộc của một vùng bóng tối được bao quanh bởi một vòng đĩa vật chất rực rỡ, một chi tiết bất ngờ đã xuất hiện: một quầng sáng mờ ảo, kỳ lạ bao quanh rìa của bóng đen.
Lỗ đen khổng lồ ẩn núp ở trung tâm thiên hà M87 thực sự là một quái thú. Nó là một trong những lỗ đen lớn nhất trong vùng lân cận của chúng ta và là mục tiêu lý tưởng đầu tiên cho Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện.
Vòng photon và vòng sáng bí ẩn
Theo thuyết tương đối tổng quát của Einstein, lực hấp dẫn cực mạnh của một lỗ đen làm cong không thời gian, khiến ánh sáng bị bẻ cong theo những quỹ đạo không tưởng. Ở ngay rìa chân trời sự kiện, ánh sáng bị bẻ cong đến mức nó bị mắc kẹt, tạo thành một "vòng photon" (photon ring) quay quanh lỗ đen.
Về mặt lý thuyết, vòng photon này phải cực kỳ mờ và gần như không thể quan sát được do cường độ ánh sáng yếu và vị trí ẩn mình ngay sát chân trời sự kiện.
Tuy nhiên, quầng sáng mà các nhà khoa học quan sát được lần này lại có vẻ ngoài rõ ràng và khác biệt so với những gì lý thuyết dự đoán. Sự khác biệt này đã làm dấy lên một cuộc tranh luận sôi nổi trong cộng đồng vật lý.
Một số nhà khoa học táo bạo cho rằng đây có thể là dấu hiệu cho thấy thuyết tương đối tổng quát không còn chính xác trong những điều kiện cực đoan nhất của vũ trụ. Họ lập luận rằng, mặc dù lý thuyết của Einstein đã được chứng minh là đúng trong nhiều trường hợp, nhưng những điều kiện gần lỗ đen có thể đòi hỏi một lý thuyết mới, phức tạp hơn để giải thích các hiện tượng chưa từng thấy.
Lỗ đen này, nặng gấp 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt Trời của chúng ta, nó đang quay với tốc độ khoảng 80% tốc độ tối đa lý thuyết có thể có trong vũ trụ. Để dễ hình dung hơn thì rìa bên trong của đĩa bồi tụ của nó đang quay với tốc độ khoảng 14% tốc độ ánh sáng - tức là khoảng 42 triệu mét mỗi giây.
Bảo vệ Thuyết tương đối: Lập luận của các nhà khoa học
Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học lại có quan điểm thận trọng hơn. Họ tin rằng còn quá sớm để vội vàng tuyên bố thuyết tương đối tổng quát là sai. Dữ liệu từ EHT là vô cùng phức tạp và cần thêm thời gian để phân tích.
Có thể những yếu tố chưa được tính đến, chẳng hạn như cấu trúc phức tạp của vật chất xung quanh lỗ đen hay ảnh hưởng của từ trường, là nguyên nhân dẫn đến quầng sáng bí ẩn này.
Bên cạnh đó, khám phá này còn mở ra những cách tiếp cận mới để hiểu về không thời gian. Trước đây, các nhà vật lý thường hình dung không thời gian bị bóp méo bởi lỗ đen giống như một cái phễu trơn tru. Nhưng vòng sáng kỳ lạ cho thấy nó có thể phức tạp hơn nhiều, giống như một mạng lưới xoắn và gấp khúc, khiến đường đi của ánh sáng trở nên rối rắm.
Chúng ta đều biết rằng lỗ đen là những gã khổng lồ bí ẩn trong vũ trụ, với khối lượng vượt ngoài sức tưởng tượng và lực hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra. Hiểu biết của chúng ta về lỗ đen phần lớn dựa trên thuyết tương đối rộng của Einstein, cho rằng lực hấp dẫn mạnh mẽ của hố đen làm biến dạng không thời gian, giống như việc đặt một quả bóng chì cực nặng lên một tấm vải phẳng, khiến nó bị lõm. Tuy nhiên, quầng sáng kỳ lạ được chụp lần này dường như thách thức hiểu biết trước đây của chúng ta.
Không chỉ thách thức các lý thuyết hiện tại, khám phá này còn mang lại những manh mối quan trọng về sự tiến hóa của vũ trụ. Lỗ đen không tồn tại đơn độc; chúng ảnh hưởng đáng kể đến sự hình thành và cấu trúc của các thiên hà. Việc phân tích kỹ lưỡng quầng sáng bí ẩn này có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách lỗ đen định hình sự phân bố vật chất và cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ từ thuở sơ khai.
Mỗi khi một khám phá thiên văn như thế này được công bố, chúng ta lại một lần nữa cảm thấy sự nhỏ bé của mình trước sự vĩ đại và bí ẩn của vũ trụ. Dù thuyết tương đối tổng quát có bị lật đổ hay không, thì quầng sáng kỳ lạ này đã trở thành một biểu tượng cho sự tò mò vô hạn của con người và những bí mật không ngừng được vén màn của vũ trụ.
Lấy link