Lễ vu quy của những chú khổng lồ tú thực

Các nhà thiên văn trên Đài thiên văn Apachenberg, New Mexico , Mỹ vừa tiến hành bản kiểm kê kỹ càng nhất trong bầu trời. Hàng trăm nhà khoa học toàn thế giới tham gia đánh giá toàn bộ dữ liệu của “ Sloan Digital Sky Survey - Nghiên cứu bầu trời số hoá tuyệt đối”. Một trong số họ là nhà thiên văn Đức S. Komossađã phân tích ánh sáng của hàng nghìn thiên hà mà kính thiên văn tuyệt đối thu được mấy năm qua. Công việc khổ ải của bà đã được đền ơn: phát minh gây chấn động nhất Bà phát hiện vật thể chuyển động với vận tốc gần 3000 km/s, đủ để nó vượt ra khỏi trọng trường của thiên hà mẹ. Hơn thế nữa, vật thể kỳ lạ ở chòm sao Sư tử này không chỉ cực kỳ nhanh, mà còn hết sức nặng: nó nặng ngang bằng hàng trăm triệu Mặt trời. Vật thể có khối lượng tập trung đến kỳ lạ này chỉ có thể thuộc loại thiên thể sau: các lỗ đen bí ẩn. Lực hút của chúng mạnh tới mức có thể kéo vào mình rồi nuốt chửng cả hệ Mặt trời, và thậm chí cả ánh sáng cũng không thể thoát ra ngoài được, bởi vậy chúng hoàn toàn vô hình. Thường những vật thể siêu nặng này nằm ở tâm thiên hà của chúng, tại sao cái này lại không, mà bị bắn ra? “Gia tốc lớn như vậy chỉ xảy ra duy nhất ở sự kiện khi hai lỗ đen hợp nhất”, TS. Komossa bảo. Bà là người đầu tiên chứng minh điều các nhà vật lý lý thuyết đã tiên đoán là các lỗ đen có thể hợp nhất để thành những vật thể còn lớn hơn nữa. Nhưng một lễ vu quy của những chú khổng lồ tú thực như vậy chỉ xảy ra rất hiếm, ngay khi chúng đã đến rất gần nhau thì hàng tỷ năm sau, chúng mới ăn thịt nhau. Bởi lẽ lực đẩy ly tâm vẫn rất lớn, ngay mô phỏng điều đó trên máy tính đã khó chỉ 2 năm gần đây các nhà khoa học mới tiên đoán được các hiệu ứng này. Khi đó các định luật vật lý cỏ điển hết hiệu lực, phải dùng thuyết tương đối rộng của Einstein. Sẽ phát sóng trọng lực làm rung động toàn không gian và đến đầu kia của vũ trụ cũng cảm nhận. Nhưng sóng này, như mô hình cho thấy, ưu tiên bắn theo một hướng hệt như tên lửa xuất phát. Vậy có hiệu ứng đẩy vô cùng lớn gia tốc lỗ đen mới hình thành theo hướng ngược lại (xem hình). Lỗ đen không nhìn thấy được, nhưng vật khổng lồ này không bay đi một mình, khi nó bị bắn khỏi thiên hà của mình, lỗ đen không chỉ kéo theo lượng lớn khí và bụi, mà còn hàng chục nghìn Mặt trời bị kéo theo. Chính nhóm của TS. Komossa đã chứng minh được điều này.

Điều gì sẽ xảy ra khi những lỗ đen va chạm nhau

Khoảng cách các thiên hà vô cùng lớn nên chuyến đi này là vô định, lỗ đen chắc không bao giờ gặp một ốc đảo thế giới, nhưng nó mang theo đủ Mặt trời làm thức ăn cho chuyến đi nên cứ vài ngàn năm lại có một trong số các sao đồng hành đến quá gần lỗ đen để các lực thuỷ triều cực lớn xé nát sao, mỗi phút lỗ đen nuốt khối lượng bằng khối lượng Trái đất. Cần 10 năm để lỗ đen ăn hết một sao. Bằng cách này TS. Komossa theo dõi được lỗ đen và các sao đồng hành. Nhưng về thiên hà mẹ mà lỗ đen hình thành khó nói, vì nó cách ta đến 10 tỷ năm ánh sáng, quá xa để nhận biết chi tiết. Bi kịch xảy ra vô cùng xa, nhưng nó lại không phải tình cờ, vì ở những tỷ năm đầu sau vụ nổ gốc, vũ trụ còn rất nhỏ hơn ngày nay, tương ứng các thiên hà gần nhau hơn và kết hợp với nhau thành những thiên hà lớn hơn, và cũng vì vậy các lỗ đen tương ứng cũng va chạm nhau dễ hơn.

Ngày nay các thiên hà hiếm khi va chạm, vũ trụ đã nở ra như bong bóng. Tuy nhiên khả năng đó vẫn có thể xảy ra, ngay cả với Dải ngân hà của chúng ta cũng vậy, nó cũng có nguy cơ va chạm. Dải ngân hà của chúng ta gồm khoảng 100 tỷ Mặt trời và ở tâm của nó cũng có một lỗ đen siêu nặng. To như vậy là đảo sao: Thiên hà Andromeda là láng giềng, đang lao vào Dải ngân hà của chúng ta với vận tốc 500.000 km/h.

Tuy nhiên ngày tận thế không phải vì vậy mà đang đến gần: khoảng 5 tỷ năm nữa hai vị khổng lồ này mới va chạm nhau. Nhưng khi đó thì Trái đất không còn người ở từ lâu vì nó quay quanh Mặt trời cũng từ lâu đã tắt ngấm.

Liệu thời hạn đến vụ va chạm chỉ còn là 5 tỷ năm nữa thôi ư?

2. Trong một khoảng thời gian rất dài, những lỗ đen chuyển động do tác dụng của lực hấp dẫn theo các quỹ đạo ngày càng hẹp hơn để cuối cùng hợp nhất với nhau thành một lỗ đen siêu khổng lồ duy nhất.

3. Khi hợp nhất lỗ đen vừa hình thành phát ra những sóng hấp dẫn cường độ khổng lồ. Hiệu ứng đẩy ngược trở lại (của phản lực) gia tốc toàn bộ khối lên vận tốc nhiều nghìn km/s. cùng với đám mây vật chất bao xung quanh gồm khí và bụi, nó bị thiên hà mẹ đẩy đi ra xa (Theo Der Spiegel số 29, tháng 7, 2008).