Một nhà vật lý thiên văn đề xuất chúng ta gửi một tàu vũ trụ đến thăm lỗ đen. Điều sẽ xảy ra khi tàu vũ trụ bay vào lỗ đen
Có một số điều chúng ta chỉ có thể học được từ quỹ đạo quanh một lỗ đen.
Lỗ đen là một trong những vật thể bí ẩn nhất trong vũ trụ – danh tiếng này càng thêm mờ mịt bởi sự khó khăn trong việc nghiên cứu chúng.
Bởi vì những vật thể siêu đặc này không phát ra ánh sáng mà chúng ta có thể phát hiện, chúng ta phải nghiên cứu chúng dựa trên ảnh hưởng mà chúng tạo ra đối với không gian xung quanh, từ những khoảng cách lớn xuyên suốt không-thời gian. Nhưng có thể có một cách khác để tìm hiểu về những “gã khổng lồ” vũ trụ này.
Lỗ đen tạo ra những trường hấp dẫn mạnh mẽ nhất trong vũ trụ, mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không đủ nhanh để đạt vận tốc thoát khỏi sự kìm giữ của nó. Mặc dù chúng ta biết khá nhiều về cách chúng hoạt động, nhưng những gì chúng ta chưa biết về chúng thì lớn hơn rất nhiều so với những gì đã biết.
Ngoài ra, môi trường hấp dẫn quanh lỗ đen sẽ là một trong những nơi tốt nhất trong vũ trụ để kiểm nghiệm thuyết tương đối rộng, cung cấp những điều kiện cực đoan không tồn tại ở bất kỳ nơi nào khác – những điều kiện có thể đẩy lý thuyết này đến giới hạn tuyệt đối. Một tàu thăm dò quay quanh lỗ đen sẽ có thể tiến hành các thử nghiệm và đo đạc về lỗ đen mà từ Trái Đất chúng ta không thể làm được.
“Chúng ta không biết cấu trúc của lỗ đen, cụ thể là vùng bên trong chân trời sự kiện. Thuyết tương đối rộng đưa ra những dự đoán rõ ràng, nhưng chắc chắn một số trong đó là sai,” Bambi nói. “Do đó, lỗ đen là những phòng thí nghiệm lý tưởng để tìm ra những sai lệch có thể có so với các dự đoán của thuyết tương đối rộng.”
Để rõ ràng, đây là kế hoạch dài hạn. Công nghệ mà chúng ta có hiện nay chưa sẵn sàng cho một sứ mệnh như vậy, và khoảng cách liên quan đồng nghĩa với thời gian di chuyển kéo dài hàng thập kỷ. Nhưng mọi hành trình đều bắt đầu từ một bước đi – và nếu không có bước đó, hành trình không thể diễn ra.
Tìm một lỗ đen phù hợp để thăm là rào cản lớn đầu tiên. Hiện tại, lỗ đen gần Trái Đất nhất được biết đến nằm ở khoảng cách khoảng 1.565 năm ánh sáng. Thực sự là quá xa. Tuy nhiên, có thể có những lỗ đen gần hơn nhiều.
Nếu chúng chỉ “lặng lẽ” tồn tại trong không gian, không hoạt động gì, lỗ đen rất khó bị phát hiện. Nhưng các nhà thiên văn đang ngày càng giỏi hơn trong việc tìm ra chúng dựa trên cách trường hấp dẫn của chúng làm cong vênh không-thời gian xung quanh. Việc tìm thấy một lỗ đen gần đó trong thập kỷ tới không nằm ngoài khả năng.
“Tôi nghĩ chúng ta chỉ cần ‘may mắn’ có một lỗ đen nằm trong phạm vi 20 đến 25 năm ánh sáng. Dĩ nhiên, điều này không nằm trong tầm kiểm soát của chúng ta. Nếu có một lỗ đen trong phạm vi 20 đến 25 năm ánh sáng tính từ Hệ Mặt Trời, chúng ta có thể phát triển công nghệ cho một sứ mệnh như vậy,” Bambi giải thích.
Bản đồ các ngôi sao và ngoại hành tinh trong phạm vi 25 năm ánh sáng tính từ Mặt Trời. Có khả năng tồn tại một lỗ đen ẩn náu trong không gian này. (C. Bambi, iScience, 2025)
“Nếu lỗ đen không nằm trong 20 đến 25 năm ánh sáng, mà trong khoảng 40 đến 50 năm ánh sáng, yêu cầu công nghệ sẽ thách thức hơn nhiều. Nếu lỗ đen ở xa hơn 40 đến 50 năm ánh sáng, tôi e rằng chúng ta phải từ bỏ.”
Bước tiếp theo sẽ là làm sao để đến đó. Điều này sẽ đòi hỏi phát triển một con tàu có thể di chuyển với tốc độ lên đến 1/3 tốc độ ánh sáng, ban đầu được cung cấp năng lượng bởi các tia laser từ Trái Đất, sau đó bởi năng lượng Mặt Trời (hoặc sao khác) khi nó di chuyển đến đích – một hành trình kéo dài khoảng 70 năm.
“Hai hoặc nhiều tàu thăm dò quay quanh lỗ đen sẽ là lựa chọn tốt nhất,” Bambi nói.
“Nói chung, chúng ta cần tàu thăm dò tiến gần nhất có thể đến lỗ đen, sau đó tách ra thành một tàu chính (tàu mẹ) và nhiều tàu nhỏ. Nếu các tàu này có thể liên lạc với nhau qua việc trao đổi tín hiệu điện từ, chúng ta có thể xác định chính xác quỹ đạo của chúng quanh lỗ đen và cách các tín hiệu điện từ lan truyền xung quanh lỗ đen.”
Bất kỳ dữ liệu nào được gửi từ tàu thăm dò sau đó sẽ di chuyển với tốc độ ánh sáng để quay lại Trái Đất; ở khoảng cách 20 năm ánh sáng, điều đó có nghĩa là mất thêm 20 năm nữa trước khi dữ liệu đến nơi, tổng thời gian sứ mệnh kéo dài khoảng một thế kỷ hoặc hơn.
Đó là một khoảng thời gian rất dài, nhưng đáng để suy nghĩ ngay từ bây giờ, ngay cả trước khi một lỗ đen gần đó được tìm thấy, bởi vì một sứ mệnh như vậy sẽ đòi hỏi rất nhiều kế hoạch. Và kết quả chắc chắn sẽ xứng đáng, Bambi nói.
“Tôi hy vọng sẽ quan sát được những sai lệch so với dự đoán của thuyết tương đối rộng và một số manh mối để phát triển một lý thuyết vượt ra ngoài thuyết tương đối rộng,” ông nói với ScienceAlert.
Trong một tuyên bố, ông bổ sung: “Nghe có vẻ thật điên rồ, và theo một nghĩa nào đó thì giống khoa học viễn tưởng hơn. Nhưng người ta từng nói chúng ta sẽ không bao giờ phát hiện được sóng hấp dẫn vì chúng quá yếu. Nhưng chúng ta đã làm được – 100 năm sau. Người ta từng nghĩ chúng ta sẽ không bao giờ quan sát được bóng của lỗ đen. Giờ thì, 50 năm sau, chúng ta đã có hình ảnh của hai cái.”
Đề xuất này đã được công bố trên iScience.
BÀI MỚI ĐANG THẢO LUẬN