Ngay cả một lỗ đen khác cũng không thể phá hủy nó - cả hai, đơn giản, sẽ hợp nhất thành một lỗ đen lớn hơn, giải phóng một ít năng lượng dưới dạng sóng hấp dẫn.
Theo một số người, trong tương lai xa, cuối cùng, vũ trụ có thể chỉ toàn là lỗ đen. Xét cho cùng, có thể có một cách phá hủy, hay làm chúng "biến mất". Nếu giả thuyết này đúng, tất cả những gì ta cần làm là chờ đợi.
Năm 1974, Stephen Hawking đưa ra giả thuyết về một quá trình có thể khiến lỗ đen mất dần khối lượng. Giả thuyết này được biết đến với tên gọi Bức xạ Hawking, dựa trên một hiện tượng nổi tiếng gọi là thuyết Thăng giáng lượng tử. Theo nguyên lý lượng tử, một điểm trong không gian dao động qua lại nhiều trạng thái năng lượng. Biến thiên lượng tử được tạo thành từ sự hình thành và phá hủy liên tục các cặp hạt ảo, gồm hạt và phản hạt mang điện tích trái dấu. Thông thường, rất nhanh sau khi sinh ra, cả hai va chạm, triệt tiêu lẫn nhau, bảo toàn năng lượng toàn phần. Vậy điều gì sẽ xảy ra khi chúng xuất hiện ngay tại rìa lỗ đen?
Ở vị trí thích hợp, một hạt thoát khỏi lực hút của lỗ đen, hạt còn lại bị hút vào bên trong. Sau đó, bên trong rìa lỗ đen, chúng sẽ triệt tiêu lẫn nhau làm giảm khối lượng lỗ đen. Tuy vậy, với người quan sát từ bên ngoài, lỗ đen giống như giải phóng hạt ra ngoài. Như vậy, trừ khi tiếp tục hấp thụ vật chất và năng lượng, lỗ đen sẽ chầm chậm biến mất từng chút một. Chậm cỡ nào?
Một nhánh của vật lý gọi là Nhiệt động lực học lỗ đen đã cho ta câu trả lời. Khi một vật dụng hằng ngày hay thiên thể giải phóng năng lượng vào môi trường, ta cảm nhận nó dưới dạng nhiệt, và có thể dùng năng lượng phát xạ để đo nhiệt độ. Nhiệt động lực học lỗ đen chỉ ra ta có thể xác định nhiệt độ lỗ đen bằng cách tương tự. Lý thuyết này cho rằng lỗ đen càng lớn, nhiệt độ càng thấp.
Lỗ đen lớn nhất trong vũ trụ có nhiệt độ khoảng 10^-17 độ Kelvin, rất gần với không độ tuyệt đối. Còn lỗ đen có khối lượng bằng khối lượng tiểu hành tinh Vesta có nhiệt độ gần 200 độ C, do đó, giải phóng nhiều năng lượng dưới dạng bức xạ Hawking ra không gian lạnh giá bên ngoài. Lỗ đen càng nhỏ, càng bị đốt nóng nhiều hơn, và sẽ nhanh mất hết toàn bộ năng lượng hơn.
Nhanh cỡ nào?
Ồ, đừng hồi hộp chờ đợi. Đầu tiên, hầu hết các lỗ đen lớn dần, hay hấp thụ vật chất và năng lượng, nhanh hơn giải phóng bức xạ Hawking. Nhưng ngay cả khi lỗ đen có khối lượng bằng khối lượng Mặt trời ngừng phát triển, cũng sẽ mất đến 10^67 năm- nhiều hơn tuổi hiện tại của vũ trụ, để có thể biến mất hoàn toàn. Khi khối lượng lỗ đen còn 230 tấn, nó chỉ còn đúng một giây để sống. Trong giây cuối cùng đó, rìa của nó ngày càng thu hẹp, cuối cùng, giải phóng toàn bộ năng lượng lại vào vũ trụ.
Dù không ai từng quan sát trực tiếp bức xạ Hawking, một số nhà khoa học tin rằng vài tia gamma được phát hiện trên nền trời chính là dấu vết của những khoảnh khắc cuối cùng của những lỗ đen nhỏ nguyên thủy, được hình thành từ buổi sơ khai. Cuối cùng, tại một tương lai xa, vô định, vũ trụ có thể sẽ chỉ còn là một nơi tối tăm và lạnh lẽo. Nhưng nếu Stephen Hawking đúng, trước khi điều đó xảy ra, những lỗ đen thường đáng sợ và không thể phá hủy sẽ kết thúc sự tồn tại của mình trong ánh sáng rực rỡ.
(Theo Ted Ed)
0 Nhận xét