Vn-Z.vn Ngày 30 tháng 09 năm 2023, Khi nói đến "hố đen" vũ trụ các nhà khoa học và mọi người quan tâm đến hiện tượng này thường nghĩ đến hố đen có hình dạng đĩa hấp thụ. Đĩa hấp thụ giống như "đĩa ăn" của hố đen, nó cho thấy hố đen vẫn tiếp tục "bữa ăn". Do đĩa hấp thụ phát ra rất nhiều bức xạ, nên hầu hết các hố đen được quan sát hiện tại đều là những hố đen đang trong quá trình ăn.
Đĩa hấp thụ là một đĩa vật chất xoay quanh hố đen, được hình thành từ khí và bụi rơi từ khu vực lân cận vào lỗ hấp thụ của hố đen. Khi những vật chất này đi vào phạm vi tác động bởi lực hấp dẫn của hố đen, chúng sẽ được làm nóng và phát ra bức xạ rất mạnh, bao gồm ánh sáng nhìn thấy, tia X và tia gamma năng lượng cao. Các bức xạ này là một trong những đặc điểm của đĩa hấp thụ và cũng là cơ sở quan trọng để các nhà khoa học nghiên cứu và quan sát hố đen.
Trong đĩa hấp thụ, vật chất xoay quanh hố đen với tốc độ rất cao, tạo thành cấu trúc xoáy. Do sự ma sát và va chạm, vật chất dần dần rơi vào trong hố đen và cũng giải phóng ra nguồn năng lượng khổng lồ. Quá trình này tương tự như việc vật chất quay và tiếp tục ăn bị ăn dần trên đĩa ăn, do đó đĩa hấp thụ được hình dung như "đĩa ăn" của hố đen.
Tuy nhiên, không phải tất cả các hố đen quan sát được đều có đĩa hấp thụ rõ ràng. Sự tồn tại và đặc điểm của đĩa hấp thụ phụ thuộc vào vật chất có sẵn xung quanh hố đen cũng như sự phong phú và tính chất của vật chất đó. Một số hố đen có thể nằm trong môi trường thưa thớt vật chất hơn, quá trình hấp thụ của chúng có thể tạm thời yếu đi hoặc tạm ngừng. Do đó, không phải tất cả các hố đen được quan sát đều có đĩa hấp thụ, mà có thể có những hoạt động hoặc đặc điểm khác của hố đen.
Có thể có những hố đen đang dừng lại việc "ăn uống" do thiếu nguồn thức ăn xung quanh hoặc đã no bụng và đang trong trạng thái nghỉ ngơi tạm thời. Vì không có đĩa hấp thụ, những hố đen nàyrất khó phát hiện và chúng sẽ ẩn mình như những hồn ma trong vũ trụ, sẵn sàng chờ đợi con mồi tiếp theo đến gần.
Hoạt động của hố đen phụ thuộc vào sự có mặt của vật chất để tiếp tục tiêu thụ. Khi có đủ vật chất rơi vào phạm vi tác động của lực hấp dẫn của hố đen, đĩa hấp thụ hình thành và phát ra bức xạ mạnh mẽ. Tuy nhiên, khi vật chất xung quanh thưa thớt hoặc đã cạn kiệt, hố đen sẽ không thể tiếp tục ăn uống và vào trạng thái nghỉ ngơi. Trong trạng thái này, hố đen không có dấu hiệu hoạt động rõ ràng, cũng không có bức xạ sáng rực đó là lý do khó quan sát trực tiếp.
Mặc dù những hố đen nghỉ ngơi này khó phát hiện, chúng vẫn tồn tại trong vũ trụ. Khi có đủ vật chất tiếp cận, chúng sẽ được kích hoạt trở lại và bắt đầu ăn uống. Điều này có thể xảy ra khi một ngôi sao hoặc vật chất khác tiếp cận hố đen, lực hấp dẫn sẽ giữ chúng và tạo ra đĩa hấp thụ mới, khiến hố đen hoạt động trở lại.
Đối với những hố đen nghỉ ngơi này, các nhà khoa học đang nghiên cứu để hiểu về quá trình hình thành, trạng thái nghỉ ngơi và quá trình tái kích hoạt. Thông qua quan sát và nghiên cứu mô phỏng, các nhà khoa học hy vọng sẽ khám phá ra những hiểu biết sâu hơn về hố đen, tiến hóa và hành vi của chúng.
Hố đen thực sự có thể được hình thành với kích thước từ nhỏ đến lớn. Có hai cách chính để hố đen tăng kích thước: một là hợp nhất trực tiếp với các hố đen khác, hai là dần dần tăng kích thước bằng cách tiếp tục hấp thụ từ đĩa hấp thụ.
Đĩa hấp thụ không chỉ tồn tại ở các hố đen, nhiều thiên thể như sao neutron và sao lùn trắng cũng có thể có đĩa hấp thụ riêng của chúng. Điều này có nghĩa là khi thiên thể mật độ cao này ăn một thứ gì đó, thường sẽ sử dụng lực triệt lực mạnh để xé rách con mồi gần nhất, sau đó sắp xếp các mảnh đó xung quanh mình để dần dần thưởng thức, hiện tượng này được gọi là "Sự kiện phá hủy thủy triều (Tidal Disruption Event - TDE)".
Trong sự kiện phá hủy thủy triều, khi một ngôi sao hoặc thiên thể khác đủ gần một hố đen, nó sẽ bị tác động bởi lực triệt lực mạnh của hố đen, dẫn đến thiên thể hoặc ngôi sao đó dần bị "xé rách" thành các mảnh nhỏ. Sau đó, những mảnh nhỏ này hình thành một đĩa hấp thụ xoay quanh hố đen. Trong đĩa hấp thụ, sự ma sát và tương tác giữa các mảnh sẽ tạo ra năng lượng lớn, dẫn đến phát xạ sáng chói. Hố đen sẽ tiếp nhận vật chất từ đĩa hấp thụ và dần dần tăng kích thước của nó.
Sự kiện phá hủy thủy triều là một hiện tượng diễn ra trong thời gian ngắn và có thời gian kéo dài tương đối ngắn. Khi vật chất trong đĩa hấp thụ bị hố đen tiêu thụ hoàn toàn hoặc bị xả ra, phát xạ từ đĩa hấp thụ sẽ dần yếu đi cho đến khi mất đi. Sau đó, hố đen sẽ tiếp tục chờ đợi cơ hội phá hủy thủy triều tiếp theo hoặc tiếp tục tiêu thụ vật chất để tiếp tục tăng kích thước của nó.
Tất nhiên, có một số khác biệt, ví dụ như khi quỹ đạo của con mồi tương đối bằng phẳng, hố đen sẽ đợi nó cắn một miếng mỗi lần đến gần, rồi lại cắn một miếng nữa khi nó quay trở lại.
Ví dụ: Swift J0230, cách chúng ta 500 triệu năm ánh sáng, có một hố đen với khối lượng gấp 200.000 lần khối lượng mặt trời, trung bình mỗi tháng nó cắn một miếng của ngôi sao đồng hành bên cạnh và mỗi lần cắn tương đương với gần ba Trái đất.
Quá trình này có phần giống với quá trình săn mồi của động vật ăn thịt. Nhưng ở đây ai là thợ săn ai là con mồi không phụ thuộc vào kích thước hay sức mạnh. Điều đó không có nghĩa là ai có khối lượng lớn hơn và trọng lực lớn hơn sẽ mạnh hơn, yếu tố then chốt để một thiên thể trở thành thợ săn là mật độ và sức mạnh của chính nó. Đây là lý do tại sao một sao lùn trắng hoặc sao neutron có khối lượng nhỏ hơn có thể ăn thịt một ngôi sao đồng hành có khối lượng lớn hơn chính nó rất nhiều.
Có thể thấy từ từ "gặm nhấm", phương pháp nạp đĩa hấp thụ này thường chậm. Nếu chỉ xét đến trọng lực thì vật chất trong đĩa hấp thụ (chủ yếu là khí) thậm chí sẽ không rơi vào lỗ đen. Vì những vật chất này quay quanh lỗ đen nên nó giống như một hành tinh quay quanh một ngôi sao, lực ly tâm quán tính do chuyển động sinh ra sẽ triệt tiêu lực hướng tâm hấp dẫn.
Ngoài lực ly tâm, lực cản này còn có sự hỗ trợ bởi từ trường được tạo ra bởi đĩa bồi tụ ở phía gần đường chân trời. Bởi vì khi nó quay gần tâm hơn, vật chất trong đĩa hấp thụ liên tục bị nén và từ trường sinh ra cũng liên tục mạnh hơn. Vốn dĩ lực ly tâm gần như không thể chịu nổi, nhưng bây giờ lực điện từ đã ra tay trợ giúp, lúc này vật chất ở đây bị giam cầm trong khu vực này giống như khóa lượng tử trong lực bay lên từ trường, nó được gọi là "Đĩa giam giữ từ tính Magnetically Arrested Disk (MAD)".
Vậy tại sao vật chất trong đĩa bồi tụ cuối cùng lại rơi vào lỗ đen? Trên thực tế, nó vẫn giống như cuộc cách mạng của hành tinh: hành tinh càng gần ngôi sao thì chu kỳ quỹ đạo của nó càng ngắn và quay càng nhanh; càng xa ngôi sao thì quỹ đạo của nó càng dài, và nó quay càng chậm.Điều này cũng đúng với chất khí trong đĩa hấp thụ. Sự khác biệt là: các hành tinh rất thưa thớt và ít giao nhau với nhau ngoại trừ lực hấp dẫn, nhưng hấp thụ thì khác, khí ở đây rất đậm đặc, tốc độ quay không nhất quán của các vòng trong và ngoài sẽ gây ra ma sát mạnh và va chạm giữa các phân tử khí. Hiện tượng này được gọi là "độ nhớt".
Các hạt khí tiêu tán năng lượng của chính chúng thông qua ma sát, do đó tốc độ chậm lại. Tốc độ quay chậm lại, lực ly tâm trở nên nhỏ hơn, lúc này lực hấp dẫn lại chiếm ưu thế, các hạt từ từ bị lỗ đen hút vào. Phần lớn năng lượng bị tiêu tán do ma sát trở thành nhiệt năng và cuối cùng được giải phóng dưới dạng bức xạ nhiệt.
Vì vậy, nhìn từ góc độ vĩ mô, toàn bộ quá trình bồi tụ là quá trình trong đó thế năng hấp dẫn của chất khí được chuyển hóa thành nhiệt năng và tỏa ra bên ngoài. Đây cũng là lý do chính khiến chúng ta có thể phát hiện ra lỗ đen hiện nay.
Tuy nhiên, quá trình săn mồi của lỗ đen không phải lúc nào cũng chậm như vậy, khi đối mặt với một số "kẻ nhỏ bé" dày đặc, quá trình săn mồi của hố đen có thể chỉ thoáng qua trong chớp nhoáng.
Ví dụ, các nhà khoa học trước đây đã sử dụng máy tính để mô phỏng tình huống một ngôi sao neutron bị lỗ đen xé nát, toàn bộ quá trình có thể nói nhanh như tia chớp. Chỉ trong vài mili giây, ngôi sao neutron ngay lập tức bị lỗ đen xé nát, 80% vật chất ngay lập tức bị nuốt chửng, lượng nhỏ vật chất còn lại trở thành đĩa bồi tụ của lỗ đen và nhanh chóng bị hút khô. quá trình này chỉ mất 1 đến 2 giây. .
Không chỉ "nấu nướng chăm chỉ", một số lỗ đen còn ăn rất nhiều thức ăn. Ví dụ, Kính thiên văn Webb đã chụp được ảnh một "gã khổng lồ cổ đại" cách đây 11,5 tỷ năm - một chuẩn tinh (SDSS J165202.64+172852.3)
Chuẩn tinh là một hạt nhân thiên hà đang hoạt động (AGN) ở giai đoạn đầu hình thành thiên hà, ở trung tâm của nó là một lỗ đen siêu lớn đang ăn một cách điên cuồng. Con mồi của các lỗ đen sao thường là các ngôi sao đồng hành như sao, sao lùn trắng và sao neutron, nhưng con mồi của chuẩn tinh này hóa ra lại là ba thiên hà trẻ! Có thể đoán trước được, tương lai rất có thể ba thiên hà này sẽ bị chôn vùi trong miệng của con thú háu ăn này, phần còn lại chỉ là vấn đề thời gian.
Việc cứ nhét đồ vào miệng chắc chắn sẽ dẫn đến chứng khó tiêu, hố đen cũng sẽ thỉnh thoảng xuất hiện các triệu chứng như nôn, ợ hơi. Do sự biến dạng của các đường sức từ của đĩa bồi tụ đang quay, khi tích lũy đến một mức nhất định, một số vật chất chưa bị lỗ đen nuốt chửng sẽ bị đẩy về phía các cực dọc theo trục quay của lỗ đen, với chiều dài lên tới hàng chục, thậm chí hàng trăm nghìn năm ánh sáng. Tốc độ của dòng phản lực này có thể đạt tới một phần tốc độ ánh sáng, do đó sẽ xảy ra các hiệu ứng tương đối rõ ràng, vì vậy nó còn được gọi là "dòng phản lực tương đối tính".
Ví dụ, các nhà thiên văn học đã quan sát thấy một sự kiện gián đoạn thủy triều (AT2018hyz) vào năm 2018, nhưng tín hiệu phản lực của nó chỉ được quan sát thấy cho đến hai năm sau đó. Tại sao hôm nay hố đên lại ợ hơi sau khi ăn bữa ăn hai năm trước? Các nhà khoa học suy đoán có thể là sự thay đổi trạng thái bên trong của đĩa hấp thụ, hoặc có thể liên quan đến sự tương tác với môi trường xung quanh, hiện nguyên nhân vẫn chưa rõ ràng.
Có thể thấy, chừng nào đĩa hấp thụ vẫn còn đó nghĩa là quá trình kiếm ăn của lỗ đen chưa hoàn toàn kết thúc. Chỉ khi đĩa hấp thụ gần như vô hình mới có nghĩa là hố đen đã ăn gần đủ và có thể nghỉ ngơi, hố đen lúc này chuẩn bị chuyển sang trạng thái “hố đen không hoạt động”.
Nếu không có bức xạ phát ra từ đĩa hấp thụ, các hố đen không hoạt động giống như những con thú ẩn náu trong cỏ và rất khó phát hiện như tôi đã nói ở trên. Các nhà thiên văn học phát hiện ra một lỗ đen không hoạt động là trong Đám mây Magellan Lớn, cách chúng ta 5.000 năm ánh sáng. Vào thời điểm đó, qua phân tích một ngôi sao, các nhà khoa học đã phát hiện ra quỹ đạo kỳ lạ của nó cho thấy ở đó phải có một ngôi sao đồng hành khổng lồ vô hình. Sau khi loại trừ nhiều khả năng khác nhau, người ta kết luận rằng ngôi sao đồng hành vô hình phải là một hố đen có khối lượng gấp 9 lần khối lượng mặt trời.
Đến năm 2022, kính viễn vọng Gaia đã phát hiện ra một hố đen không hoạt động trong Dải Ngân hà - Gaia BH1, chỉ cách Trái đất 1.560 năm ánh sáng và đây cũng là hố đen gần chúng ta nhất cho đến nay đã được xác nhận.
Gaia BH1 là một hố đen có khối lượng gấp gần 10 lần khối lượng Mặt trời trong hệ sao đôi có bạn đồng hành giống Mặt trời. Không giống như các hệ sao đôi khác, quỹ đạo của hệ sao đôi này rất rộng và khoảng cách giữa ngôi sao đồng hành và lỗ đen cũng rất xa. Nhưng ngay cả như vậy, với kích thước của lỗ đen này, bán kính tối đa của ngôi sao tiền thân của nó khi kết thúc quá trình tiến hóa thậm chí còn lớn hơn nhiều so với quỹ đạo hiện tại của ngôi sao đồng hành. Nói cách khác, ngôi sao đồng hành này có thể được bao bọc bởi một ngôi sao rất lớn khác. Nếu vậy, làm thế nào nó tồn tại được? Với cơ thể nhỏ bé bằng khối lượng mặt trời, không thể thoát khỏi một siêu sao đỏ có khối lượng gấp hàng chục lần khối lượng mặt trời.
Ban đầu người ta cho rằng đây chỉ là trường hợp cá biệt nhưng ngay sau đó, hố đen thứ hai tương tự là Gaia BH2 đã được phát hiện cách chúng ta 3.800 năm ánh sáng. BH2 cũng nằm trong hệ sao đôi, trong đó kích thước của hố đen cũng rất giống nhau, gần gấp 9 lần khối lượng Mặt trời, nhưng ngôi sao đồng hành là một sao khổng lồ đỏ có khối lượng tương đương Mặt trời và đang bước vào những năm hoàng hôn của nó.
Việc phát hiện ra BH1 và BH2 không chỉ cho thấy mô hình tiến hóa sao đôi hiện tại cần phải được cải tiến hơn nữa mà còn khiến chúng ta nhận ra rằng loại lỗ đen không hoạt động ẩn nấp trong vũ trụ này có thể rất khó tìm thấy giữa không gian rộng lớn giữa các vì sao.
Hố đen được phát hiện lần đầu tiên bên ngoài Dải Ngân hà và bây giờ hố đen lại được phát hiện trong Dải Ngân hà. Liệu một ngày nào đó trong tương lai chúng ta có bất ngờ phát hiện ra một lỗ đen không hoạt động (hoặc một lỗ đen nguyên thủy rất nhỏ) trong hệ mặt trời của chúng ta không?
Trong những năm gần đây, ngày càng nhiều nhà thiên văn học nhận ra rằng quỹ đạo của các vật thể ngoài Sao Hải Vương trong Vành đai Kuiper như Sedna phẳng một cách đáng kinh ngạc, điều đó có nghĩa là ngoài lực hấp dẫn của Sao Hải Vương, chúng còn có thể bị ảnh hưởng bởi một lực chưa xác định nào đó. Theo lý thuyết tính toán, nguồn hấp dẫn chưa xác định có thể là một thiên thể có khối lượng ít nhất gấp đôi Trái đất, được gọi là "Hành tinh thứ chín".
Vì không ai đã từng nhìn thấy thiên thể chưa được biết đến này, một số nhà khoa học đã đưa ra giả thiết rằng nó có thể là một lỗ đen nguyên thủy cực kỳ nhỏ. Nếu điều này là đúng, tương lai của Hệ Mặt Trời có thể lại có một khả năng khác.
VN-Z.vn team tổng hợp tham khảo
Đĩa hấp thụ là một đĩa vật chất xoay quanh hố đen, được hình thành từ khí và bụi rơi từ khu vực lân cận vào lỗ hấp thụ của hố đen. Khi những vật chất này đi vào phạm vi tác động bởi lực hấp dẫn của hố đen, chúng sẽ được làm nóng và phát ra bức xạ rất mạnh, bao gồm ánh sáng nhìn thấy, tia X và tia gamma năng lượng cao. Các bức xạ này là một trong những đặc điểm của đĩa hấp thụ và cũng là cơ sở quan trọng để các nhà khoa học nghiên cứu và quan sát hố đen.
Tuy nhiên, không phải tất cả các hố đen quan sát được đều có đĩa hấp thụ rõ ràng. Sự tồn tại và đặc điểm của đĩa hấp thụ phụ thuộc vào vật chất có sẵn xung quanh hố đen cũng như sự phong phú và tính chất của vật chất đó. Một số hố đen có thể nằm trong môi trường thưa thớt vật chất hơn, quá trình hấp thụ của chúng có thể tạm thời yếu đi hoặc tạm ngừng. Do đó, không phải tất cả các hố đen được quan sát đều có đĩa hấp thụ, mà có thể có những hoạt động hoặc đặc điểm khác của hố đen.
Có thể có những hố đen đang dừng lại việc "ăn uống" do thiếu nguồn thức ăn xung quanh hoặc đã no bụng và đang trong trạng thái nghỉ ngơi tạm thời. Vì không có đĩa hấp thụ, những hố đen nàyrất khó phát hiện và chúng sẽ ẩn mình như những hồn ma trong vũ trụ, sẵn sàng chờ đợi con mồi tiếp theo đến gần.
Hoạt động của hố đen phụ thuộc vào sự có mặt của vật chất để tiếp tục tiêu thụ. Khi có đủ vật chất rơi vào phạm vi tác động của lực hấp dẫn của hố đen, đĩa hấp thụ hình thành và phát ra bức xạ mạnh mẽ. Tuy nhiên, khi vật chất xung quanh thưa thớt hoặc đã cạn kiệt, hố đen sẽ không thể tiếp tục ăn uống và vào trạng thái nghỉ ngơi. Trong trạng thái này, hố đen không có dấu hiệu hoạt động rõ ràng, cũng không có bức xạ sáng rực đó là lý do khó quan sát trực tiếp.
Đối với những hố đen nghỉ ngơi này, các nhà khoa học đang nghiên cứu để hiểu về quá trình hình thành, trạng thái nghỉ ngơi và quá trình tái kích hoạt. Thông qua quan sát và nghiên cứu mô phỏng, các nhà khoa học hy vọng sẽ khám phá ra những hiểu biết sâu hơn về hố đen, tiến hóa và hành vi của chúng.
Hố đen thực sự có thể được hình thành với kích thước từ nhỏ đến lớn. Có hai cách chính để hố đen tăng kích thước: một là hợp nhất trực tiếp với các hố đen khác, hai là dần dần tăng kích thước bằng cách tiếp tục hấp thụ từ đĩa hấp thụ.
Đĩa hấp thụ không chỉ tồn tại ở các hố đen, nhiều thiên thể như sao neutron và sao lùn trắng cũng có thể có đĩa hấp thụ riêng của chúng. Điều này có nghĩa là khi thiên thể mật độ cao này ăn một thứ gì đó, thường sẽ sử dụng lực triệt lực mạnh để xé rách con mồi gần nhất, sau đó sắp xếp các mảnh đó xung quanh mình để dần dần thưởng thức, hiện tượng này được gọi là "Sự kiện phá hủy thủy triều (Tidal Disruption Event - TDE)".
Sự kiện phá hủy thủy triều là một hiện tượng diễn ra trong thời gian ngắn và có thời gian kéo dài tương đối ngắn. Khi vật chất trong đĩa hấp thụ bị hố đen tiêu thụ hoàn toàn hoặc bị xả ra, phát xạ từ đĩa hấp thụ sẽ dần yếu đi cho đến khi mất đi. Sau đó, hố đen sẽ tiếp tục chờ đợi cơ hội phá hủy thủy triều tiếp theo hoặc tiếp tục tiêu thụ vật chất để tiếp tục tăng kích thước của nó.
Tất nhiên, có một số khác biệt, ví dụ như khi quỹ đạo của con mồi tương đối bằng phẳng, hố đen sẽ đợi nó cắn một miếng mỗi lần đến gần, rồi lại cắn một miếng nữa khi nó quay trở lại.
Quá trình này có phần giống với quá trình săn mồi của động vật ăn thịt. Nhưng ở đây ai là thợ săn ai là con mồi không phụ thuộc vào kích thước hay sức mạnh. Điều đó không có nghĩa là ai có khối lượng lớn hơn và trọng lực lớn hơn sẽ mạnh hơn, yếu tố then chốt để một thiên thể trở thành thợ săn là mật độ và sức mạnh của chính nó. Đây là lý do tại sao một sao lùn trắng hoặc sao neutron có khối lượng nhỏ hơn có thể ăn thịt một ngôi sao đồng hành có khối lượng lớn hơn chính nó rất nhiều.
Có thể thấy từ từ "gặm nhấm", phương pháp nạp đĩa hấp thụ này thường chậm. Nếu chỉ xét đến trọng lực thì vật chất trong đĩa hấp thụ (chủ yếu là khí) thậm chí sẽ không rơi vào lỗ đen. Vì những vật chất này quay quanh lỗ đen nên nó giống như một hành tinh quay quanh một ngôi sao, lực ly tâm quán tính do chuyển động sinh ra sẽ triệt tiêu lực hướng tâm hấp dẫn.
Ngoài lực ly tâm, lực cản này còn có sự hỗ trợ bởi từ trường được tạo ra bởi đĩa bồi tụ ở phía gần đường chân trời. Bởi vì khi nó quay gần tâm hơn, vật chất trong đĩa hấp thụ liên tục bị nén và từ trường sinh ra cũng liên tục mạnh hơn. Vốn dĩ lực ly tâm gần như không thể chịu nổi, nhưng bây giờ lực điện từ đã ra tay trợ giúp, lúc này vật chất ở đây bị giam cầm trong khu vực này giống như khóa lượng tử trong lực bay lên từ trường, nó được gọi là "Đĩa giam giữ từ tính Magnetically Arrested Disk (MAD)".
Vậy tại sao vật chất trong đĩa bồi tụ cuối cùng lại rơi vào lỗ đen? Trên thực tế, nó vẫn giống như cuộc cách mạng của hành tinh: hành tinh càng gần ngôi sao thì chu kỳ quỹ đạo của nó càng ngắn và quay càng nhanh; càng xa ngôi sao thì quỹ đạo của nó càng dài, và nó quay càng chậm.Điều này cũng đúng với chất khí trong đĩa hấp thụ. Sự khác biệt là: các hành tinh rất thưa thớt và ít giao nhau với nhau ngoại trừ lực hấp dẫn, nhưng hấp thụ thì khác, khí ở đây rất đậm đặc, tốc độ quay không nhất quán của các vòng trong và ngoài sẽ gây ra ma sát mạnh và va chạm giữa các phân tử khí. Hiện tượng này được gọi là "độ nhớt".
Các hạt khí tiêu tán năng lượng của chính chúng thông qua ma sát, do đó tốc độ chậm lại. Tốc độ quay chậm lại, lực ly tâm trở nên nhỏ hơn, lúc này lực hấp dẫn lại chiếm ưu thế, các hạt từ từ bị lỗ đen hút vào. Phần lớn năng lượng bị tiêu tán do ma sát trở thành nhiệt năng và cuối cùng được giải phóng dưới dạng bức xạ nhiệt.
Vì vậy, nhìn từ góc độ vĩ mô, toàn bộ quá trình bồi tụ là quá trình trong đó thế năng hấp dẫn của chất khí được chuyển hóa thành nhiệt năng và tỏa ra bên ngoài. Đây cũng là lý do chính khiến chúng ta có thể phát hiện ra lỗ đen hiện nay.
Tuy nhiên, quá trình săn mồi của lỗ đen không phải lúc nào cũng chậm như vậy, khi đối mặt với một số "kẻ nhỏ bé" dày đặc, quá trình săn mồi của hố đen có thể chỉ thoáng qua trong chớp nhoáng.
Ví dụ, các nhà khoa học trước đây đã sử dụng máy tính để mô phỏng tình huống một ngôi sao neutron bị lỗ đen xé nát, toàn bộ quá trình có thể nói nhanh như tia chớp. Chỉ trong vài mili giây, ngôi sao neutron ngay lập tức bị lỗ đen xé nát, 80% vật chất ngay lập tức bị nuốt chửng, lượng nhỏ vật chất còn lại trở thành đĩa bồi tụ của lỗ đen và nhanh chóng bị hút khô. quá trình này chỉ mất 1 đến 2 giây. .
Chuẩn tinh là một hạt nhân thiên hà đang hoạt động (AGN) ở giai đoạn đầu hình thành thiên hà, ở trung tâm của nó là một lỗ đen siêu lớn đang ăn một cách điên cuồng. Con mồi của các lỗ đen sao thường là các ngôi sao đồng hành như sao, sao lùn trắng và sao neutron, nhưng con mồi của chuẩn tinh này hóa ra lại là ba thiên hà trẻ! Có thể đoán trước được, tương lai rất có thể ba thiên hà này sẽ bị chôn vùi trong miệng của con thú háu ăn này, phần còn lại chỉ là vấn đề thời gian.
Ví dụ, các nhà thiên văn học đã quan sát thấy một sự kiện gián đoạn thủy triều (AT2018hyz) vào năm 2018, nhưng tín hiệu phản lực của nó chỉ được quan sát thấy cho đến hai năm sau đó. Tại sao hôm nay hố đên lại ợ hơi sau khi ăn bữa ăn hai năm trước? Các nhà khoa học suy đoán có thể là sự thay đổi trạng thái bên trong của đĩa hấp thụ, hoặc có thể liên quan đến sự tương tác với môi trường xung quanh, hiện nguyên nhân vẫn chưa rõ ràng.
Có thể thấy, chừng nào đĩa hấp thụ vẫn còn đó nghĩa là quá trình kiếm ăn của lỗ đen chưa hoàn toàn kết thúc. Chỉ khi đĩa hấp thụ gần như vô hình mới có nghĩa là hố đen đã ăn gần đủ và có thể nghỉ ngơi, hố đen lúc này chuẩn bị chuyển sang trạng thái “hố đen không hoạt động”.
Nếu không có bức xạ phát ra từ đĩa hấp thụ, các hố đen không hoạt động giống như những con thú ẩn náu trong cỏ và rất khó phát hiện như tôi đã nói ở trên. Các nhà thiên văn học phát hiện ra một lỗ đen không hoạt động là trong Đám mây Magellan Lớn, cách chúng ta 5.000 năm ánh sáng. Vào thời điểm đó, qua phân tích một ngôi sao, các nhà khoa học đã phát hiện ra quỹ đạo kỳ lạ của nó cho thấy ở đó phải có một ngôi sao đồng hành khổng lồ vô hình. Sau khi loại trừ nhiều khả năng khác nhau, người ta kết luận rằng ngôi sao đồng hành vô hình phải là một hố đen có khối lượng gấp 9 lần khối lượng mặt trời.
Gaia BH1 là một hố đen có khối lượng gấp gần 10 lần khối lượng Mặt trời trong hệ sao đôi có bạn đồng hành giống Mặt trời. Không giống như các hệ sao đôi khác, quỹ đạo của hệ sao đôi này rất rộng và khoảng cách giữa ngôi sao đồng hành và lỗ đen cũng rất xa. Nhưng ngay cả như vậy, với kích thước của lỗ đen này, bán kính tối đa của ngôi sao tiền thân của nó khi kết thúc quá trình tiến hóa thậm chí còn lớn hơn nhiều so với quỹ đạo hiện tại của ngôi sao đồng hành. Nói cách khác, ngôi sao đồng hành này có thể được bao bọc bởi một ngôi sao rất lớn khác. Nếu vậy, làm thế nào nó tồn tại được? Với cơ thể nhỏ bé bằng khối lượng mặt trời, không thể thoát khỏi một siêu sao đỏ có khối lượng gấp hàng chục lần khối lượng mặt trời.
Ban đầu người ta cho rằng đây chỉ là trường hợp cá biệt nhưng ngay sau đó, hố đen thứ hai tương tự là Gaia BH2 đã được phát hiện cách chúng ta 3.800 năm ánh sáng. BH2 cũng nằm trong hệ sao đôi, trong đó kích thước của hố đen cũng rất giống nhau, gần gấp 9 lần khối lượng Mặt trời, nhưng ngôi sao đồng hành là một sao khổng lồ đỏ có khối lượng tương đương Mặt trời và đang bước vào những năm hoàng hôn của nó.
Việc phát hiện ra BH1 và BH2 không chỉ cho thấy mô hình tiến hóa sao đôi hiện tại cần phải được cải tiến hơn nữa mà còn khiến chúng ta nhận ra rằng loại lỗ đen không hoạt động ẩn nấp trong vũ trụ này có thể rất khó tìm thấy giữa không gian rộng lớn giữa các vì sao.
Hố đen được phát hiện lần đầu tiên bên ngoài Dải Ngân hà và bây giờ hố đen lại được phát hiện trong Dải Ngân hà. Liệu một ngày nào đó trong tương lai chúng ta có bất ngờ phát hiện ra một lỗ đen không hoạt động (hoặc một lỗ đen nguyên thủy rất nhỏ) trong hệ mặt trời của chúng ta không?
Vì không ai đã từng nhìn thấy thiên thể chưa được biết đến này, một số nhà khoa học đã đưa ra giả thiết rằng nó có thể là một lỗ đen nguyên thủy cực kỳ nhỏ. Nếu điều này là đúng, tương lai của Hệ Mặt Trời có thể lại có một khả năng khác.
VN-Z.vn team tổng hợp tham khảo
- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo4504
- https://www.nature.com/articles/s41550-023-02073-y
- https://www.esa.int/Science_Explora...overs_dense_cosmic_knot_in_the_early_Universe
- https://en.wikipedia.org/wiki/Astrophysical_jet#Relativistic_jet
- https://www.esa.int/Science_Explora...ia/Gaia_discovers_a_new_family_of_black_holes
- https://en.wikipedia.org/wiki/Gaia_BH1
- https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/518/1/1057/6794289
- https://academic.oup.com/mnras/article/521/3/4323/7093135
- https://noirlab.edu/public/news/noirlab2227
