Bí ẩn đã được giải đáp: Hố đen làm xoáy không gian, thời gian

Bí mật 30 năm về hố đen đã được giải đáp. Câu chuyện bắt đầu từ những năm 1980, khi các nhà thiên văn phát hiện ra rằng những hố đen nhỏ có khối lượng lớn phát ra tia X một cách nhấp nháy trong một hình dạng gây tò mò. Lúc đầu nó nhấp nháy mỗi lần cách nhau vài giây, nhưng thời gian giữa hai lần nhấp nháy dần ngắn đi trong vài tháng sau đóvà cuối cùng là dừng hẳn.

"Dao động gần như định kỳ" (QPO) được cho là kết quả của một hiện tượng được dự đoán qua thuyết tương đối rộng của Albert Einstein, đó làbất cứ vật thể nào có khối lượng đủ lớn, như một hố đen, sẽ xoáy không gian,thời gian theo vòng quay của nó. Sau đó, các nhà khoa học tính toán rằng các xoáy hấp dẫn sẽ làm quỹ đạo của những hạt xung hố đen thay đổi hướng đi, dẫn tới QPO.

“Nó xoắn không-thời gian như một chiếc muỗng múc mật ong. Hãy tưởng tượng rằng mật ong là không gianvà khi bạn nhúng muỗng vào sẽ thấy mật ong xung quanh muỗng bị kéo xoắn. Điều này có nghĩa trong thực tế là bất cứ vật gì có quỹ đạo quanh một đối tượng quay thì chuyển động của nó sẽ bị ảnh hưởng”, tác giả Adam Ingram của nghiên cứu tại Đại học Amsterdam, Hà Lan cho biết trong một buổi công bố.

Hình ảnh mô phỏng cho thấy đĩa bồi tụ xung quanh hố đen có phần bên trong đang dịch chuyển. Hiện tượng này cho thấy những vật chất có quỹ đạo quanh hố đen sẽ bị thay đổi chuyển động. Ảnh:ESA/ATG medialab.

Mặc dù quan sát chu kỳ của QPO cho thấy thực tế gần giống với những dự đoán của ý tưởng này, nhưng nó không đủ bằng chứng để khẳng định một cách chắc chắn – cho tới bây giờ.

Kết quả quan sát bởi tàu vũ trụ XMM-Newton của Cơ quan Hàng không Châu Âu (ESA) và vệ tinh NuSTAR của NASA cho thấy rằng, các vật thể có quỹ đạo gần hố đen di chuyển thành những đường dao động một cách đặc trưng – một trong số những đường đó cho thấy sự tác động của hố đen làm xoắn trọng lực.

Cả hai vệ tinh đều quan sát thấy tia X phát ra bởi các nguyên tử sắt từ đĩa bồi tụ dần – nơi bằng phẳng có hình dạng xoắn ốc chứa đầy bụi và khí sắp được hút vào hố đen. Đĩa bồi tụ dần có một bên nằm xa hơn và bên gần hơn được tàu tiếp cận dễ dàng hơn. Ánh sáng phát ra ở phần tàu vũ trụ tiếp cận được dịch chuyển về cuối màu xanh lam của dải quang phổ, trong khi ánh sáng bên kia của đĩa thì dịch chuyển đỏ. (Điều này giống như sóng âm thanh phát ra bởi còi của chiếc xe cứu thương bị thay đổi cách tiếp nhận khi di chuyển ngang một người quan sát bên đường).

Sự dịch chuyển bước sóng ánh sáng tiết lộ chuyển động xoắn của đĩa bồi đắp, được gây ra bởi lực hấp dẫn mạnh mẽ của hố đen. “Chúng tôi đã dành rất nhiều thời gian để cố gắng tìm thấy bằng chứng cho hiện tượng này”, Ingram nói thêm.

Nghiên cứu được đăng tải trên số tháng 5 bản tin thông báo hằng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.