Khám phá
Khoa học vũ trụ
Cách tính diện tích hố đen trong vũ trụ từ 50 năm trước được xác nhận là đúng
Cách tính diện tích hố đen trong vũ trụ từ 50 năm trước được xác nhận là đúng
Một trong những định lý nổi tiếng nhất của Stephen Hawking đã được chứng minh là đúng, sử dụng các gợn sóng trong không-thời gian gây ra bởi sự hợp nhất của hai hố đen ở xa. Các khu vực của hố đen gắn liền với số lượng rối loạn trong vũ trụ.
Hố đen vũ trụ là một vùng không-thời gian nơi trường hấp dẫn mạnh đến mức không có gì, không hạt vật chất hay cả bức xạ điện từ như ánh sáng, có thể thoát khỏi nó. Thuyết tương đối tổng quát tiên đoán một lượng vật chất với khối lượng đủ lớn nằm trong phạm vi đủ nhỏ sẽ làm biến dạng không- thời gian để trở thành hố đen.
Định lý diện tích hố đen, mà Hawking đưa ra vào năm 1971 từ thuyết tương đối rộng của Einstein tuyên bố rằng diện tích bề mặt của hố đen không thể giảm theo thời gian. Quy tắc này khiến các nhà vật lý quan tâm vì nó có liên quan mật thiết đến một quy tắc khác dường như ấn định thời gian chạy theo một hướng cụ thể: định luật thứ hai của nhiệt động lực học, nói rằng entropy, hay sự rối loạn, của một hệ kín phải luôn tăng. Vì entropy của hố đen tỷ lệ với diện tích bề mặt của nó, nên cả hai luôn phải tăng.
Các đặc tính của hố đen là manh mối quan trọng cho các quy luật ẩn chi phối vũ trụ.
Theo nghiên cứu mới, xác nhận của các nhà nghiên cứu về quy luật diện tích dường như ngụ ý rằng các đặc tính của hố đen là manh mối quan trọng cho các quy luật ẩn chi phối vũ trụ. Thật kỳ lạ, định luật diện tích dường như mâu thuẫn với một định lý khác đã được chứng minh của nhà vật lý nổi tiếng rằng, các hố đen sẽ bay hơi theo quy mô thời gian cực kỳ dài, vì vậy việc tìm ra nguồn gốc của sự mâu thuẫn giữa hai lý thuyết có thể tiết lộ vật lý mới.
"Không thể giảm diện tích bề mặt của hố đen, điều này giống như định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Nó cũng có bảo toàn khối lượng, vì bạn không thể giảm khối lượng của nó, vì vậy điều đó tương tự như bảo toàn năng lượng", tác giả chính Maximiliano Isi, một nhà vật lý thiên văn tại Viện Công nghệ Massachusetts, cho biết.
Ông chia sẻ thêm: "Ban đầu, mọi người nói về một sự song song tuyệt vời, nhưng chúng tôi nhanh chóng nhận ra rằng điều này là cơ bản. Các hố đen có một entropy, và nó tỷ lệ với diện tích của chúng. Đó không chỉ là một sự trùng hợp vui mà đó là một sự thật sâu sắc về thế giới mà chúng tiết lộ".
Diện tích bề mặt của hố đen được thiết lập bởi một ranh giới hình cầu được gọi là chân trời sự kiện - ngoài điểm này, không có gì, thậm chí cả ánh sáng, có thể thoát khỏi lực hấp dẫn mạnh mẽ của nó.
Theo cách giải thích của Hawking về thuyết tương đối tổng quát, khi diện tích bề mặt của hố đen tăng lên cùng với khối lượng của nó, và bởi vì không có vật thể ném vào bên trong có thể thoát ra ngoài, nên diện tích bề mặt của nó không thể giảm. Nhưng diện tích bề mặt của hố đen cũng co lại khi nó quay, vì vậy các nhà nghiên cứu tự hỏi liệu có thể ném một vật thể vào bên trong đủ cứng để làm cho hố đen quay đủ để giảm diện tích của nó hay không.
"Bạn sẽ khiến nó quay nhiều hơn, nhưng không đủ để làm đối trọng với khối lượng mà bạn vừa thêm vào. Dù bạn làm gì, khối lượng và độ xoáy sẽ làm cho nó có diện tích lớn hơn", Isi cho biết.
Để kiểm tra lý thuyết này, các nhà nghiên cứu đã phân tích các sóng hấp dẫn, hoặc các gợn sóng trong cấu trúc của không-thời gian, được tạo ra cách đây 1,3 tỷ năm bởi hai hố đen khổng lồ khi chúng chuyển động xoắn ốc về phía nhau với tốc độ cao. Đây là những sóng đầu tiên từng được phát hiện vào năm 2015 bởi Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser tiên tiến (LIGO), một chùm tia laser dài 1.864 dặm (3.000km) có khả năng phát hiện những biến dạng nhỏ nhất trong thời gian vũ trụ bằng cách chúng thay đổi đường đi của nó chiều dài.
Bằng cách chia tín hiệu thành hai nửa - trước và sau khi các hố đen hợp nhất - các nhà nghiên cứu đã tính toán khối lượng và spin của cả hai hố đen ban đầu và một lỗ mới kết hợp. Những con số này cho phép họ tính toán diện tích bề mặt của mỗi hố đen trước và sau vụ va chạm.
Diện tích bề mặt của hố đen mới được tạo ra lớn hơn diện tích của hai hố ban đầu cộng lại, khẳng định định luật diện tích của Hawking với mức độ tin cậy hơn 95%.
Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ vào ngày 26/5 trên Tạp chí Physical Review Letters.
Phát hiện dấu hiệu sự sống trên đám mây của sao Kim
Các nhà thiên văn học phát hiện dấu hiệu các vi sinh vật không giống bất kỳ loại nào trên Trái Đất có thể đang phát triển mạnh mẽ trong những đám mây trên sao Kim.
Mô hình bị lãng quên của Einstein dự đoán cái kết của vũ trụ
Hồi năm 1931, Albert Einstein đã thực hiện một chuyến đi đến Hoa Kỳ trong vòng 3 tháng. Lấy cảm hứng từ cuộc gặp gỡ với nhà vật lý thiên văn học Edwin Hubble, ông đã bắt đầu có suy nghĩ mới về vũ trụ.
10 ngôi sao sáng nhất trên bầu trời
Vào đầu những đêm trời mùa đông, mùa xuân, khi nhìn lên bầu trời dày đặc những vì sao, ở bầu trời hướng chếch về phía Bắc có một hằng tinh sáng suốt cả ngày, đó chính là sao Thiên Lang
Cách NASA chọn phi hành gia: Loại 99,9% ứng viên để tìm người xuất chúng, tỷ lệ chọi 1:1500
Tiêu chí NASA đặt ra những năm trước đây, cho đến thời điểm hiện tại, vẫn gây ra được tiếng vang, nhất là khi Mỹ sắp thực hiện chuyến bay lên mặt trăng vào năm 2024.
Dải Ngân hà là gì? Ngân hà và Thiên hà khác gì nhau?
Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu dải Ngân hà và Thiên hà, Ngân hà và Thiên hà khác nhau như thế nào? Mời các bạn cùng tham khảo.
Giả sử kích thước của Trái đất là 1cm thì ngôi sao lớn nhất trong vũ trụ có kích thước bao nhiêu?
Nếu kích thước của Trái đất chỉ là một viên bi thì kích thước Mặt trời sẽ tương đương với một quả bóng tập yoga và ngôi sao lớn nhất trong vũ trụ có đường kính khiến bạn khó tin.
