Chân trời sự kiện – mặt biên của hố đen

Một trong những dự đoán gây chấn động nhiều nhất mà thuyết trọng lực của Einstein đưa ra là sự tồn tại của các hố đen. Mặc dù bản thân Eistein từng nghi ngờ về tính có thật của các hố đen, ngày nay giới khoa học đã khẳng định rằng các hố đen nằm ở trung tâm của hầu hết các thiên hà, và chúng là hệ quả tất yếu từ sự chết đi của các ngôi sao khổng lồ.

Mỗi hố đen chỉ có kích thước bằng một điểm, nhưng đặc điểm bí ẩn hơn là nó có một “chân trời sự kiện”, một mặt biên ảo với kích thước hạn chế bao quanh hố đen, ở đó bất kì một vật chất nào (trừ thông tin) khi rơi vào đều sẽ biến mất vĩnh viễn khỏi vũ trụ. Đối với nhân loại ngày nay, sự tồn tại và bản chất của chân trời sự kiện vẫn bí ẩn hơn nhiều so với bản thân các hố đen.

Nhiều giả thuyết xung quanh nội dung thuyết trọng lực của Eistein đã được đặt ra với những giả định khác nhau về tính chất của chân trời sự kiện, thậm chí trong một vài trường hợp, người ta còn cho rằng chân trời sự kiện không hề tồn tại. Do hố đen có vẻ rất phổ biến trong vũ trụ, các nhà thiên văn học rất muốn tìm hiểu biên mặt bao quanh chúng. Các phát hiện của họ cũng có thể giúp kiểm nghiệm lại, hoặc bổ sung thêm cho lý thuyết của Eistein, và sẽ là manh mối để tìm hiểu bản chất các hạt và lực vật lý nhờ môi trường cực thái của hố đen.

Hình ảnh tia X kết hợp quang học về một số thiên hà mờ nhất mà con người từng biết đến, cùng lớp sáng tia X (màu xanh) tỏa ra từ vật chất bị đốt nóng trong môi trường hố đen nằm gần đó. (Ảnh: NASA, Kính viễn vọng không gian Hubble, và Đài quan sát X-quang Chandra)

Việc quan sát chân trời sự kiện là cực kì khó khăn vì chúng tương đối nhỏ - hố đen nằm ở trung tâm dải Ngân Hà của chúng ta có đường kính ước tính chưa đến 40 đơn vị thiên văn – và phát sáng mờ vì ánh sáng đi qua biên mặt bị giữ lại. Tuy nhiên, sự tích tụ vật chất trên các đĩa hoặc các cấu trúc khác gần chân trời sự kiện sinh ra bức xạ với mọi bước sóng, rất nhiều trong số những bức xạ này thoát ra khỏi hố đen để đến được tầm quan sát bên ngoài, nhờ đó các nhà khoa học có thể khảo sát được môi trường chân trời sự kiện.

Các quan sát mới đây về hố đen trung tâm dải Ngân Hà do nhóm thiên văn CfA tiến hành với công cụ tổ hợp kính thiên văn Submillimeter Array đã đem lại một số kết quả quan trọng.

Trên số mới nhất tờ Astrophysical Journal, Avi Loeb và Ramesh Narayan thuộc nhóm CfA cùng các đồng nghiệp đã sử dụng kết quả này và một số kết quả mới nghiên cứu khác để thực hiện các tính toán về một chân trời sự kiện giả định bất kì.

Lần đầu tiên họ chỉ ra rằng, có những bằng chứng chứng minh một trong những dự đoán cơ bản của thuyết tương đối: đó là sự tồn tại của chân trời sự kiện quanh hố đen nằm ở trung tâm dải Ngân Hà, cũng như sự tồn tại của các chân trời sự kiện quanh các hố đen trong vũ trụ nói chung.