Chúng ta sắp nghe thấy tiếng sóng hấp dẫn

Mọi siêu tân tinh, mọi sự hợp nhất giữa các sao neutron hoặc lỗ đen, thậm chí cả ngôi sao neutron cô đơn, đều có thể gây ra nguồn sóng hấp dẫn với tiếng vo ve.

Sự kiện không gian phồng lên nhanh chóng sau vụ nổ lớn 13,8 tỉ năm trước cũng tạo ra một loạt sóng hấp dẫn với tiếng vo ve.

Giống như một hòn đá được ném vào một cái ao, những sự kiện lớn này sẽ gửi những gợn sóng dội lại qua chính kết cấu của không - thời gian.

Nói chung, hỗn hợp các tín hiệu này kết hợp để tạo thành một âm thanh vo ve ngẫu nhiên được gọi là nền sóng hấp dẫn.

Hình minh họa cho thấy sóng hấp dẫn được giải phóng khi hai lỗ đen siêu lớn hợp nhất - (Ảnh: NASA).

Biên giới mới trong thám hiểm không gian

Người ta cho rằng việc tìm ra nền sóng hấp dẫn sẽ mở rộng hiểu biết của chúng ta về vũ trụ và sự tiến hóa của nó.

Nhà vật lý lý thuyết Susan Scott của Đại học Quốc gia Úc (The Australian National University) giải thích: "Việc phát hiện ra nền bức xạ hấp dẫn ngẫu nhiên có thể cung cấp nhiều thông tin về các quá trình của nguồn vật lý thiên văn trong vũ trụ sơ khai, vốn không thể tiếp cận được bằng bất kỳ phương tiện nào khác".

Tia sáng đầu tiên bùng nổ trong không gian khoảng 380.000 năm sau vụ nổ lớn. Khi vũ trụ phát triển và lớn lên trong hàng tỉ năm sau đó, ánh sáng này bị kéo vào mọi ngõ ngách. Nó vẫn còn xung quanh chúng ta ngày hôm nay.

Đây là nền sóng hấp dẫn đầu tiên trong vũ trụ (the cosmic microwave background - CMB).

Tiếng vo ve ngoài sự cố bùng nổ

Năm 2015, phát hiện đầu tiên về sóng hấp dẫn được công bố. Hai lỗ đen va chạm vào khoảng 1,4 tỉ năm trước đã tạo ra những gợn sóng lan truyền với tốc độ ánh sáng.

Những sự giãn nở và co lại của không - thời gian này đã kích hoạt một công cụ được các nhà khoa học Đại học Quốc gia Úc thiết kế và cải tiến trong nhiều thập kỷ. Công cụ này là giao thoa kế sóng hấp dẫn.

Đến nay giao thoa kế LIGO và Virgo đã phát hiện gần 100 sự kiện sóng hấp dẫn - những sự kiện đủ mạnh để tạo ra tín hiệu vo ve.

Những giao thoa kế này sử dụng tia laser chiếu xuống những đường hầm đặc biệt dài vài km. Các tia laser này bị ảnh hưởng bởi sự kéo giãn và nén của không - thời gian do sóng hấp dẫn tạo ra, tạo ra một mô hình giao thoa mà từ đó các nhà khoa học có thể suy ra tính chất của các vật thể nhỏ gọn tạo ra tín hiệu.

Các máy dò sóng hấp dẫn trên mặt đất LIGO và Virgo đã phát hiện ra tiếng vo ve do sóng hấp dẫn phát ra từ hàng chục vụ sáp nhập riêng lẻ của một cặp lỗ đen.

Các nhà khoa học tin rằng tín hiệu vo ve có thể phát hiện được của mỗi vụ chỉ kéo dài trong một phần giây.

Các tín hiệu ngẫu nhiên, riêng lẻ này có thể quá nhỏ để phát hiện nhưng sẽ kết hợp với nhau để tạo ra tiếng ồn tĩnh. Các nhà vật lý thiên văn so sánh nó với âm thanh vo ve của nổ bỏng ngô.

Các thiết bị giao thoa kế này hiện đang được bảo trì KAGRA ở Nhật Bản, trong một đợt quan sát mới vào và chuẩn bị tham gia cùng với đài quan sát thứ ba tháng 3-2023. Việc hợp tác này sẽ phát hiện ra tiếng vo ve từ vũ trụ.

Tuy nhiên, đây không phải là những công cụ duy nhất phát hiện sóng hấp dẫn. Một công cụ khác sẽ có thể phát hiện các nguồn khác của nền sóng hấp dẫn, đó là Ăng ten không gian giao thoa kế laser (LISA), dự kiến ​​ra mắt vào năm 2037.

• Sóng hấp dẫn là gì?
• Cách hiểu đơn giản về hố đen vũ trụ và sóng hấp dẫn
• Những điểm đặc biệt của sóng hấp dẫn