Hố đen có thể thực sự là hố sâu va chạm

Khi hai hố sâu va chạm nhau, chúng có thể tạo ra những gợn sóng trong không thời gian để tự giải thoát. Các công cụ tương lai có thể phát hiện ra những "tiếng vọng" hấp dẫn này, cung cấp bằng chứng cho thấy những đường hầm giả định này qua không thời gian thực sự tồn tại, một bài báo mới đưa ra giả thuyết.

Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế Laser (LIGO) đã phát hiện những gợn sóng không gian thời gian, được gọi là sóng hấp dẫn, phát ra từ việc kết hợp các lỗ đen - khám phá dẫn đến giải Nobel năm 2017.

Giả thuyết về hố đen thực chất là hố sau va chạm. Ảnh: Shutterstock

Nhưng trong khi phát hiện của LIGO chỉ là một trong nhiều quan sát hỗ trợ sự tồn tại của hố đen, thì những vật thể kỳ lạ này vẫn đặt ra những vấn đề lý thuyết. Ví dụ, chúng dường như không phù hợp với các định luật cơ học lượng tử. Một cách để giải quyết những vấn đề này là nếu các hố đen (lỗ đen) thực sự là các hố sâu (lỗ sâu).

Điểm không trở lại của hố đen

Một trong những đặc điểm chính của hố đen là chân trời sự kiện, một vùng không thời gian mà không cái gì có thể thoát ra ngoài, thậm chí cả ánh sáng. Nếu bạn ném bất cứ thứ gì vào một lỗ đen, nó sẽ biến mất vĩnh viễn - đến một mức độ nào đó. Stephen Hawking phát hiện ra rằng, nhờ vào một hiện tượng được gọi là đường hầm lượng tử, các lỗ đen thực sự có thể tạo ra một lượng nhỏ bức xạ, mà sẽ được gọi là bức xạ Hawking. Trong một thời gian dài, các lỗ đen thậm chí có thể bay hơi đi do bức xạ này.

"Nhưng những gì xảy ra chỉ là ngẫu nhiên", Amber Stuver, một nhà vật lý thiên văn học tại Đại học Villanova ở Pennsylvania cho biết, người không tham gia vào nghiên cứu mới này. Bức xạ không có manh mối gì cho thấy về những gì đã đi vào hố đen. [Stephen Hawking: Biểu tượng vật lý qua những bức ảnh].

"Trong cơ học lượng tử, nếu bạn biết mọi thứ về một hệ thống cụ thể, thì bạn sẽ có thể mô tả quá khứ và tương lai của nó", cô nói. Nhưng bởi vì bất kỳ thông tin nào đi vào một hố đen đã biến mất, một chân trời sự kiện là không phù hợp với cơ học lượng tử.

Để giải quyết cái gọi là nghịch lý thông tin lỗ đen này, một số nhà vật lý đã gợi ý rằng chân trời sự kiện không tồn tại. Thay vì vực thẳm mà không có gì có thể trở lại, hố đen thực sự có thể là một vật chủ của thứ giống như hố đen và không có chân trời sự kiện, chẳng hạn như sao boson, gravastars, fuzzballs và thậm chí hố sâu, được lý thuyết bởi Albert Einstein và nhà vật lí Nathan Rosen nhiều thập kỷ trước.

Trong một nghiên cứu năm 2016 trên tạp chí Physical Review Letters, các nhà vật lí đưa ra giả thuyết rằng nếu hai hố sâu va chạm, chúng sẽ tạo ra các sóng hấp dẫn rất giống với những sóng được tạo ra từ các hố đen kết hợp. Sự khác biệt duy nhất trong tín hiệu sẽ ở giai đoạn cuối của vụ sáp nhập, được gọi là vòng quay, khi lỗ đen mới được kết hợp hoặc lỗ sâu giãn ra vào trạng thái cuối cùng của nó.

Bởi vì hố sâu không có chân trời sự kiện, sóng hấp dẫn mà va vào các vật thể này có thể dội ngược trở lại, tạo ra một tiếng vang trong suốt vòng quay.

"Bên trong của vật thể là một loại khoang nơi sóng hấp dẫn được phản xạ", các nhà nghiên cứu của nghiên cứu mới này nói với Live Science trong một email. "Việc tạo ra tiếng vọng hấp dẫn không khác nhiều so với âm thanh bình thường vang vọng trong thung lũng."

Trong bài báo, được công bố vào tháng 1 trên tạp chí Physical Review D [1], nhóm các nhà vật lý từ Bỉ và Tây Ban Nha đã phân tích các lỗ sâu xoay vòng, thực tế hơn so với loại không xoay vòng được nghiên cứu trong năm 2016. Họ tính toán tín hiệu sóng hấp dẫn thu được sẽ trông như thế nào nếu các lỗ sâu sát nhập với nhau.

Bởi vì cường độ tín hiệu giảm xuống trong suốt quá trình xoay vòng, phần tín hiệu đó sẽ quá yếu đối với độ nhạy hiện tại của LIGO để có thể phát hiện được. Nhưng điều đó có thể thay đổi trong tương lai, khi các nhà nghiên cứu tiếp tục nâng cấp và tinh chỉnh thiết bị, các nhà nghiên cứu cho biết.

"Vào thời điểm mà chúng tôi chạy ở độ nhạy theo thiết kế hoàn toàn, tôi tin rằng nó có thể phát hiện được giai đoạn xoay vòng nơi những tiếng vang được dự đoán", ông Stuver, cũng là một thành viên của đội khoa học LIGO.

Vitor Cardoso, một nhà vật lý tại Đại học Lisbon ở Bồ Đào Nha, là một thành viên của nghiên cứu trước đây về hố sau không quay, cho biết: “Bây giờ đã đến lúc phải thực sự nghiêm túc về khả năng có những vật thể có thể nặng và nhỏ chắc như hố đen. "Đây là một trong những điều thú vị nhất chúng ta có thể làm với sóng hấp dẫn."

Theo Space

Tham khảo: [1] https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.97.024040