LIGO công bố kết quả quan sát sóng hấp dẫn rõ nét nhất, xác nhận định lý diện tích hố đen của Stephen Hawking
Đài quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser (LIGO) của Mỹ, nhân dịp kỷ niệm 10 năm thành lập, đã công bố phát hiện tín hiệu sóng hấp dẫn rõ ràng nhất từ trước đến nay.
Thành quả này không chỉ nối dài chuỗi “khám phá mang tính cột mốc” của dự án, mà còn nhờ vào sóng hấp dẫn sinh ra từ vụ va chạm dữ dội giữa hai hố đen, giúp xác nhận với độ tin cậy tới 99,999% định lý diện tích hố đen mà cố nhà vật lý Stephen Hawking đã đề xuất từ năm 1971. Sóng hấp dẫn là những gợn sóng trong kết cấu không–thời gian, hình thành từ những va chạm khủng khiếp nhất trong vũ trụ.
Nguồn ảnh LIGO
Ngày 14/9/2015, LIGO lần đầu tiên phát hiện sóng hấp dẫn từ sự hợp nhất của hai hố đen, qua đó xác thực dự đoán đã tồn tại tròn 100 năm trong thuyết tương đối rộng của Einstein. Từ đó đến nay, LIGO cùng các đài quan trắc hợp tác đã ghi nhận khoảng 300 sự kiện sóng hấp dẫn, mở rộng mạnh mẽ hiểu biết của nhân loại về các hiện tượng cực đoan trong vũ trụ.
LIGO có hai trạm quan trắc đặt tại Livingston (bang Louisiana) và Hanford (bang Washington, Mỹ). Tại đây, tia laser được phản xạ nhiều lần trong hai cánh tay hình chữ L dài 4 km; bất kỳ sự “co giãn” nhỏ bé nào của không–thời gian cũng sẽ được chuyển đổi thành dữ liệu máy tính. Khi được biến đổi thành âm thanh, tín hiệu này thường giống như tiếng “chim hót” ngắn gọn.
Nghiên cứu mới nhất đã được công bố ngày 10/9 trên tạp chí Physical Review Letters. Trong dữ liệu quan trắc ngày 14/1/2024, các nhà khoa học không chỉ bắt được dao động từ vụ hợp nhất hai hố đen, mà lần đầu tiên còn phân biệt rõ ràng tín hiệu dao động từ chính hố đen mới sinh – được gọi là “rung chuông” (ringdown).
Phân tích cho thấy, tổng diện tích bề mặt của hai hố đen trước khi hợp nhất vào khoảng 240.000 km², còn sau khi hợp nhất, diện tích bề mặt hố đen mới đã tăng lên 400.000 km². Kết quả này hoàn toàn trùng khớp với định lý của Hawking rằng “diện tích hố đen sẽ không bao giờ giảm”. Chính Hawking từng phát biểu vào năm 2016 rằng ông tin LIGO cuối cùng sẽ chứng minh được lý thuyết này.
David Reitze – Giám đốc điều hành phòng thí nghiệm LIGO – chia sẻ: “Đây sẽ là một trong những thành quả tôi yêu thích nhất”. Trong khi đó, nhà vật lý Katerina Chatziioannou, thành viên LIGO, gọi đây là “món quà hoàn hảo cho kỷ niệm 10 năm”.
LIGO thực chất đã đi vào vận hành từ năm 2002, nhưng mãi đến sau khi nâng cấp năm 2015, đài quan trắc này mới lần đầu thành công trong việc phát hiện sóng hấp dẫn từ vụ hợp nhất hố đen. Sự kiện đó bắt nguồn từ một vụ va chạm cách đây 1,3 tỷ năm, tín hiệu sau quãng đường truyền dài mới đến được Trái Đất. Đây cũng là bằng chứng quan sát đầu tiên về sự tồn tại của hệ thống hai hố đen.
Khám phá ấy không chỉ được ca ngợi là khả năng “lắng nghe tiếng sấm của vũ trụ”, mà còn giúp nhóm nghiên cứu LIGO giành giải Nobel Vật lý năm 2017. Đáng chú ý, dù Einstein từng dự đoán sự tồn tại của sóng hấp dẫn, ông lại cho rằng nhân loại sẽ không bao giờ có thể trực tiếp phát hiện được chúng.
Nguồn ảnh LIGO
LIGO có hai trạm quan trắc đặt tại Livingston (bang Louisiana) và Hanford (bang Washington, Mỹ). Tại đây, tia laser được phản xạ nhiều lần trong hai cánh tay hình chữ L dài 4 km; bất kỳ sự “co giãn” nhỏ bé nào của không–thời gian cũng sẽ được chuyển đổi thành dữ liệu máy tính. Khi được biến đổi thành âm thanh, tín hiệu này thường giống như tiếng “chim hót” ngắn gọn.
Phân tích cho thấy, tổng diện tích bề mặt của hai hố đen trước khi hợp nhất vào khoảng 240.000 km², còn sau khi hợp nhất, diện tích bề mặt hố đen mới đã tăng lên 400.000 km². Kết quả này hoàn toàn trùng khớp với định lý của Hawking rằng “diện tích hố đen sẽ không bao giờ giảm”. Chính Hawking từng phát biểu vào năm 2016 rằng ông tin LIGO cuối cùng sẽ chứng minh được lý thuyết này.
David Reitze – Giám đốc điều hành phòng thí nghiệm LIGO – chia sẻ: “Đây sẽ là một trong những thành quả tôi yêu thích nhất”. Trong khi đó, nhà vật lý Katerina Chatziioannou, thành viên LIGO, gọi đây là “món quà hoàn hảo cho kỷ niệm 10 năm”.
LIGO thực chất đã đi vào vận hành từ năm 2002, nhưng mãi đến sau khi nâng cấp năm 2015, đài quan trắc này mới lần đầu thành công trong việc phát hiện sóng hấp dẫn từ vụ hợp nhất hố đen. Sự kiện đó bắt nguồn từ một vụ va chạm cách đây 1,3 tỷ năm, tín hiệu sau quãng đường truyền dài mới đến được Trái Đất. Đây cũng là bằng chứng quan sát đầu tiên về sự tồn tại của hệ thống hai hố đen.
Khám phá ấy không chỉ được ca ngợi là khả năng “lắng nghe tiếng sấm của vũ trụ”, mà còn giúp nhóm nghiên cứu LIGO giành giải Nobel Vật lý năm 2017. Đáng chú ý, dù Einstein từng dự đoán sự tồn tại của sóng hấp dẫn, ông lại cho rằng nhân loại sẽ không bao giờ có thể trực tiếp phát hiện được chúng.
BÀI MỚI ĐANG THẢO LUẬN