Sự thật về hố đen ‘quái vật’ đang làm mưa làm gió hiện nay

64

Chia sẻ về hiện tượng đang rất được người đọc và báo chí quan tâm hiện nay: các nhà khoa học “chụp ảnh” được hố đen rộng 38 tỷ km. Ông Trần Thế Trung, Viện trưởng Viện nghiên cứu Công nghệ FPT, tiến sĩ về vật lí thiên văn tính toán (Computational Astrophysics) đã đưa ra những phân tích sâu hơn về hiện tượng này để cung cấp thông tin liên quan đầy đủ hơn cho bạn đọc quan tâm.

Ông Trần Thế Trung tốt nghiệp tiến sĩ về vật lí thiên văn tính toán tại Đại học Versailles, Pháp năm 2005. Từ năm 2007, ông làm việc tại FPT trong lĩnh vực vật lí, toán học và khoa học máy tính. Trong suốt thời gian làm việc, ông đã có 12 bằng sáng chế được đăng ký sở hữu trí tuệ. Hiện ông đang đảm nhận vị trí Viện trưởng Viện nghiên cứu Công nghệ FPT.

Theo ông các nhà khoa học xu hướng tìm, phát hiện ra những thứ mới, việc tìm ra cái mới này rất được hoan nghênh, nhưng việc chụp được ảnh hố đen cũng là một hiện tượng bình thường trong ngành nghiên cứu khoa học. Lí giải về hiện tượng này, ông chia sẻ:

Trong vật lý thiên văn, việc chụp ảnh thường xuyên được thực hiện với nhiều loại sóng khác nhau, bên cạnh ánh sáng: radio, microwave, hồng ngoại, ánh sáng, tử ngoại, tia X… và các loại sóng/hạt khác. Sóng được thu, hội tụ và giao thoa để tạo ảnh, không khác cách camera điện thoại tạo ảnh nhiều. Để giao thoa được thì cần đảm bảo “đồng pha”. Ánh sáng thì giữ được đồng pha với thấu kính hoặc gương, khi sóng đập vào cảm biến (CCD) thì cảm biến không thu được thông tin về “pha” chỉ còn thu thông tin về cường độ sáng (và chuyển thành tín hiệu số). Với radio thì ăng ten thu được thông tin pha (chíp điện tử tần số cao vẫn hoạt động được với tần số radio, nhưng không hoạt động nổi với ánh sáng, vì ánh sáng dao động nhanh hơn nhiều so với radio).

Độ phân giải của ảnh càng tốt nếu ảnh thu được từ giao thoa các sóng đến từ những phần thu càng nằm cách xa nhau (do nguyên lý giao thoa tạo ảnh: góc phân giải = bước sóng/khoảng cách giữa các phần thu (https://en.wikipedia.org/wiki/Angular_resolution). Với ánh sáng, để tăng độ phân giải, tăng khoảng cách giữa các phần thu mà vẫn còn đồng pha, chỉ có cách tăng đường kính thấu kính hoặc gương (khi mua kính viễn vọng, chọn loại đường kính lớn là tốt).

Với radio, vì vẫn giữ được thông tin pha, có thể thực hiện giao thoa “ảo” trên máy tính, từ thông tin thu được từ những điểm thu càng xa nhau càng tốt. Ví dụ thu từ 2 kính thiên văn radio ở cách nhau hàng nghìn km trên bề mặt trái đất. Thông tin pha ghi theo thời gian, pha ở kính 1 theo đồng hồ của kính 1, pha ở kính 2 theo đồng hồ ở kính 2, và khi cho giao thoa “ảo” thì cần biết rõ đồng hồ 1 lệch đồng hồ 2 bao lâu (hay còn gọi là đồng bộ thời gian giữa các đồng hồ). Kỹ thuật này gọi là VLBA, VLBI, tồn tại đã hàng thập kỷ trong thiên văn radio.

Trên lý thuyết, có thể giao thoa ảo tín hiệu của 1 kính vào mùa hè và tín hiệu của cùng kính đó ( hoặc kính khác) vào mùa đông, kính đó đã di chuyển trên quỹ đạo trái đất quanh mặt trời được nửa vòng, tức là tương đương khoảng cách hàng trăm triệu km , thay vì hàng nghìn km giữa 2 kính trên bề mặt trái đất – thực tế làm như này khá khó và không khả thi với ảnh chụp vật thể biến đổi nhanh theo thời gian.

Kỹ thuật tạo ảnh bằng giao thoa các nguồn nằm cách xa nhau còn có thể được thực hiện với bước sóng ngắn hơn radio, thậm chí cả đến mức hồng ngoại xa, với công nghệ xịn ngày nay. Nhưng radio còn có một cái hay, là có những “ô cửa sổ bước sóng” mà khí quyển trái đất là trong suốt (không hấp thụ, không làm nhiễu) và hơn nữa là cũng xuyên qua được cả nhiều loại khí và bụi trong vũ trụ, tuy rằng cũng có thể bị gây nhiễu bởi rất nhiều hoạt động phát tín hiệu radio của con người. Góc phân giải của kính thiên văn quang học tốt nhất là Hubble Telescope (nằm ngoài khí quyển nên tránh được nhiễu ) cỡ 0,1 arcsec, còn EHT (hệ kính chụp được ảnh hố đen vừa rồi) hoặc các hệ tương tự có góc phân giải nhỏ cỡ 100 lần – 0,001 arcsec (tuy đã bị gây nhiễu, và bước sóng radio gấp hàng nghìn lần bước sóng ánh sáng, nhưng khoảng cách các phần thu của kính giao thoa radio lại còn lớn gấp bội ).

Cho nên một trong những loại kính chụp có độ phân giải lớn nhất mà chúng ta có là các kính giao thoa radio (bên cạnh một số loại giao thoa bước sóng khác mà khó làm hơn và dễ bị hấp thụ hơn), cho phép chụp được các vật thể rất bé nếu chúng vẫn còn phát ra radio (và các hố đen, chính xác hơn vùng lân cận hố đen, dù gần nhất, là những vật thể bé như vậy).

Bên cạnh đó, một trong các lý do mà Trung Quốc (và cả các nước khác) quan tâm và thăm dò phần tối của mặt trăng, là do nếu đặt kính thiên văn radio ở đây sẽ tránh được nhiễu radio từ hoạt động con người trên trái đất (do cả mặt trăng che khuất) và sẽ đạt được độ phân giải rất cao 2. Ảnh chụp hố đen: trước ảnh “đầu tiên” thì, hàng chục năm qua, chúng ta đã có nhiều ảnh chụp về hố đen, nhưng nó không rõ nét bằng, và chụp những khía cạnh khác, bao gồm cả trong vùng sóng ánh sáng.

Video chia sẻ trực tiếp từ tiến sĩ Trần Thế Trung về ảnh chụp hố đen vũ trụ:

Tại buổi họp báo diễn ra vào lúc 20h tối ngày 10/4/2019 (giờ Hà Nội), nhóm nhà khoa học quốc tế thuộc chương trình Kính viễn vọng Chân trời sự kiện (EHT) công bố bức ảnh chụp vầng sáng tạo thành từ bụi và khí bao quanh siêu hố đen ở trung tâm của thiên hà Messier 87 (M87) cách Trái Đất 55 triệu năm ánh sáng. Hố đen của M87 có đường kính 40 tỷ km, lớn gấp ba triệu lần Trái Đất. Các nhà khoa học ở EHT gọi nó là hố đen “quái vật”. Sự kiện này đã thu hút sự chú ý của đông đảo cộng đồng và báo chí.

TS.Trần Thế Trung – Viện trưởng Viện nghiên cứu Công nghệ FPT

Tin liên quan: