Vì sao hình ảnh của các lỗ đen lại mang đến cảm giác dường như chúng đang bốc cháy từ bên ngoài?

Đĩa bồi tụ xung quanh một lỗ đen làm cho nó trông như thể vật chất đang cháy vì vật chất xoáy nhanh và tỏa ra nhiều nhiệt.

Lỗ đen là gì?

Để hiểu lý do lỗ đen "bốc cháy," trước tiên chúng ta cần hiểu rõ bản chất của chúng. Lỗ đen không phải là "lỗ hổng" trong không gian theo nghĩa truyền thống, mà là những khu vực có lực hấp dẫn cực mạnh, nơi không có gì, kể cả ánh sáng, có thể thoát ra được. Vật chất bị hút vào lỗ đen sẽ biến mất vĩnh viễn, để lại một bí ẩn khổng lồ trong vũ trụ.

Các nhà khoa học phân lỗ đen thành hai loại chính:

• Lỗ đen khối lượng sao: Những lỗ đen này hình thành từ tàn dư của các ngôi sao lớn sau khi chúng chết. Chúng tương đối nhỏ, với nhiệt độ chỉ vài triệu độ C. Nhìn từ xa, chúng giống như "than hồng vũ trụ" giữa không gian.
• Lỗ đen siêu lớn: Đây là những gã khổng lồ trong vũ trụ, có khối lượng gấp hàng triệu đến hàng tỷ lần khối lượng Mặt trời. Khi chúng "nuốt" vật chất, năng lượng khổng lồ được giải phóng từ đĩa bồi tụ xung quanh, tạo nên ánh sáng rực rỡ mà chúng ta có thể quan sát từ Trái đất.

Đĩa bồi tụ: Nguồn gốc "ngọn lửa" của lỗ đen

Hiện tượng bốc cháy của lỗ đen có liên quan mật thiết đến đĩa bồi tụ, một cấu trúc xoáy tròn của vật chất xung quanh lỗ đen. Khi các ngôi sao, hành tinh, hoặc bụi vũ trụ bị hút về phía lỗ đen, chúng không rơi trực tiếp vào mà tạo thành một đĩa vật chất xoay tròn với tốc độ cực nhanh.

Hố đen tích tụ vật chất từ một ngôi sao gần đó.

Trong quá trình xoay, vật chất trong đĩa bồi tụ bị nén đến nhiệt độ cực kỳ cao, thường vượt qua cả nhiệt độ bề mặt của Mặt trời. Kết quả là đĩa bồi tụ phát ra các tia X, tia cực tím, và ánh sáng nhìn thấy được. Chính ánh sáng này làm lỗ đen trông như đang "bốc cháy," mặc dù bản thân lỗ đen không phát ra ánh sáng.

Chân trời sự kiện: Điểm không thể quay trở lại

Tại trung tâm của vòng lửa này là chính lỗ đen, được bao quanh bởi chân trời sự kiện. Đây là ranh giới cuối cùng, nơi mọi thứ - kể cả ánh sáng - bị cuốn vào lỗ đen và không thể thoát ra. Chân trời sự kiện không phát sáng, nhưng nó đóng vai trò như một rào cản không thể vượt qua, che giấu lực hấp dẫn khổng lồ và bất kỳ sự kiện kỳ lạ nào đang chờ đợi bên trong. Khi một cái gì đó vượt qua ranh giới này, có thể là một ngôi sao hoặc thậm chí là một đốm sáng, nó sẽ bị mắc kẹt mãi mãi trong lỗ đen. Đây là lý do tại sao các lỗ đen có vẻ tối khi chúng ta nhìn chúng từ bên ngoài.

Cấu trúc của một lỗ đen.

Quả cầu photon: Hiệu ứng ánh sáng méo mó

Xung quanh chân trời sự kiện, ánh sáng từ đĩa bồi tụ sẽ bị bẻ cong bởi lực hấp dẫn mạnh mẽ, tạo thành một cấu trúc được gọi là quả cầu photon. Quả cầu này là một vòng ánh sáng hoàn hảo bao quanh lỗ đen, cung cấp thêm một lớp rực rỡ nữa cho khung cảnh.

Hiện tượng quả cầu photon không chỉ là một kỳ quan thị giác, mà còn là một minh chứng cho thuyết tương đối rộng của Einstein. Ánh sáng từ đĩa bồi tụ bị buộc phải di chuyển theo đường cong của không gian, tạo nên những hình ảnh méo mó mà chúng ta có thể quan sát từ các kính viễn vọng hiện đại.

Lỗ đen và vai trò trong vũ trụ

Mặc dù vẻ ngoài "rực cháy" của lỗ đen khiến chúng ta liên tưởng đến sự tàn phá, nhưng lỗ đen thực chất đóng vai trò quan trọng trong việc định hình vũ trụ. Chúng giúp kiểm soát tốc độ hình thành sao trong các thiên hà, ảnh hưởng đến sự phát triển của các thiên hà và thậm chí góp phần vào việc tái phân phối vật chất trong không gian.

Những lỗ đen siêu lớn ở trung tâm các thiên hà, chẳng hạn như Sagittarius A* trong Dải Ngân hà, là những "trạm phát sóng" vũ trụ khổng lồ, phát ra lượng năng lượng khổng lồ qua các tia sáng từ đĩa bồi tụ. Những quan sát này giúp các nhà khoa học hiểu thêm về cách các thiên hà hình thành và tiến hóa qua hàng tỷ năm.

Lỗ đen thực chất đóng vai trò quan trọng trong việc định hình vũ trụ.

Tháng 4 năm 2019, các nhà khoa học đã công bố hình ảnh đầu tiên về một lỗ đen, được chụp bởi Kính viễn vọng Chân trời sự kiện (EHT). Hình ảnh này cho thấy một vòng sáng rực rỡ bao quanh một vùng tối, minh chứng cho sự tồn tại của lỗ đen và đĩa bồi tụ xung quanh nó.

Những tiến bộ trong công nghệ quan sát đã mở ra cơ hội để nghiên cứu sâu hơn về lỗ đen, từ việc đo lường khối lượng đến việc theo dõi sự tương tác của chúng với môi trường xung quanh. Những khám phá này không chỉ giúp giải đáp các câu hỏi cơ bản về vật lý mà còn mở ra nhiều điều bất ngờ về cách vũ trụ vận hành.

Lỗ đen: Vẻ đẹp từ hủy diệt

Lỗ đen, dù là biểu tượng của sự tàn phá, lại mang đến một khía cạnh đầy thẩm mỹ và bí ẩn. Vẻ ngoài "bốc cháy" của chúng không chỉ là một hiện tượng vật lý mà còn là một lời nhắc nhở về sức mạnh tuyệt đối của tự nhiên. Từ các đĩa bồi tụ phát sáng đến quả cầu photon, tất cả đều chứng minh rằng ngay cả những thứ đáng sợ nhất cũng có thể ẩn chứa vẻ đẹp tuyệt vời.

Khám phá lỗ đen không chỉ là việc nhìn vào những điều không thể thấy mà còn là hành trình mở rộng hiểu biết về vũ trụ. Trong tương lai, khi công nghệ tiếp tục phát triển, chúng ta có thể kỳ vọng vào những khám phá mới, tiết lộ thêm nhiều bí ẩn về những "ngọn lửa" rực rỡ nhất của vũ trụ.

• Nhân loại đang sống trong lỗ đen vũ trụ?
• Khám phá bí ẩn về những hố đen kỳ lạ nhất vũ trụ
• NASA lần đầu thấy hiện tượng lạ: Lỗ đen sinh ra 1 hành tinh độc đáo