Phát hiện sóng hấp dẫn – bước tiến mới của khoa học vũ trụ

0

Một nhóm các nhà vật lý đã phát hiện ra sóng hấp dẫn, phát hiện quan trọng của thế kỷ 21, mở ra thời kỳ mới cho nhân loại để đi tìm bí ẩn vũ trụ.

Vào năm 1915, nhà vật lý học Albert Einstein đã công bố Thuyết tương đối tổng quát. Dù được thừa nhận rộng rãi nhưng chưa có thử nghiệm nào kiểm chứng độ chính xác của học thuyết này, tất cả hầu như chỉ trên lý thuyết.

Theo đó, ông dự đoán về sóng hấp dẫn như một hệ quả từ thuyết tương đối rộng nhưng cũng không dám chắc và cũng cho rằng loài người có thể không bao giờ phát hiện được nó.

Phát hiện lịch sử

Phát hiện sóng hấp dẫn – bước tiến mới của khoa học vũ trụ - ảnh 1

Hình ảnh mô phỏng hai hố đen sáp nhập tạo ra những gợn sóng cách đây 1,3 tỷ năm.

Nhưng mới đây, trong cuộc họp báo hôm 11/2 tại Washington, Mỹ, ông David Reitze, giám đốc điều hành Trạm quan sát Sóng hấp dẫn bằng tia Laser giao thoa (LIGO), đã tuyên bố phát hiện ra sóng hấp dẫn, những gợn sóng lăn tăn giữa không gian - thời gian, được tạo ra bởi sự sáp nhập của hai hố đen.

Hai hố đen này xoay quanh nhau ở khoảng cách khoảng 100 km. Một hố đen với kích cỡ gấp khoảng 36 lần mặt trời, hố đen còn lại khoảng 29 lần.

New York Times cho biết, các nhà vật lý đã nghe và ghi được âm thanh của hai hố đen va chạm với nhau cách chúng ta khoảng 1 tỷ năm ánh sáng.

Âm thanh này là bằng chứng trực tiếp đầu tiên về sóng trọng lực mà nhiều chuyên gia gọi đó là âm thanh của vũ trụ.

Phát hiện mới cũng tái khẳng định đặc tính của hố đen: hố trọng lực không đáy mà thậm chí cả ánh sáng cũng không thoát ra được. Quan trọng hơn, phát hiện này khẳng định thêm những tiên đoán về bản chất của vũ trụ mà Einstein từng tiên đoán cách đây gần 100 năm.

Sau khi xoay quanh và tiến lại gần nhau, sau một rung lắc mạnh trong một tích tắc rất nhanh, hàng tỷ tỷ tấn vật chất được phân phối lại. Trong chưa đầy một giây, một hố đen mới được sản sinh.

Hố đen mới không hoàn toàn là tổng của hai hố đen cũ. Khối vật thể có kích cỡ khoảng 3 lần mặt trời chuyển biến thành năng lượng, dưới dạng sóng trọng lực và di chuyển trong không gian vũ trụ.

Theo tính toán của các nhà khoa học, trong 1/5 giây cuối cùng của cú “đụng độ”, hố đen mới sản sinh ra khối lượng năng lượng gấp 50 lần tổng năng lượng của toàn bộ phần còn lại của vũ trụ (dưới các dạng ánh sáng, sóng từ trường, X-ray,...).

Khoảng 1,3 tỷ năm sau vụ “đụng độ”, vào khoảng tháng 9/2015, các nhà khoa học ở bang Washington và Louisiana của Mỹ ghi nhận được các sóng này qua ăng-ten.

“Tôi nghĩ đây sẽ là một trong những đột phá quan trọng nhất của vật lý trong một thời gian dài,” Szabolcs Marka, giáo sư của Đại học Columbia (Mỹ) và là thành viên của LIGO, nói.

Ông nói mọi thứ trong vũ trụ trước kia chỉ giống như “đôi mắt” (chỉ nhìn, chụp được bởi các kính viễn vọng). “Cuối cùng thì giờ thiên văn học có thêm đôi tai. Từ trước đến giờ, chúng ta chưa bao giờ có tai cả.”

Sóng hấp dẫn là gì?

Đây là một khái niệm trong Thuyết tương đối được Einstein đưa ra vào năm 1915, trong đó Einstein cho rằng vũ trụ là một khoảng không-thời gian không hề cố định, và có tính chất giống như... bể bơi vậy.

Phát hiện sóng hấp dẫn – bước tiến mới của khoa học vũ trụ - ảnh 2

Khi ta chạm tay vào nước và di chuyển, ta sẽ thấy từng đợt sóng dao động lan tỏa đi khắp mặt nước. Vũ trụ cũng vậy. Theo Einstein, hiện tượng tương tự sẽ xảy ra khi một vật thể có khối lượng lớn di chuyển trong vũ trụ. Sự di chuyển đó sẽ phát ra các năng lượng dưới dạng sóng, và chúng ta gọi đó là sóng hấp dẫn.

Về lý thuyết, các vật thể có khối lượng lớn di chuyển trong vũ trụ như Trái đất và các tinh cầu đều tạo ra sóng hấp dẫn. Tuy nhiên, cũng giống như khi ta chạm nhẹ đầu ngón tay xuống mặt nước: năng lượng phát ra là quá nhỏ và không thể quan sát.

Chỉ đến khi sự kiện hai hố đen vũ trụ "hợp thể" xảy ra, tạo thành một nguồn năng lượng gấp 50 lần tổng năng lượng của tất cả ngôi sao trong vũ trụ này, nhân loại mới có thể xác nhận được sự tồn tại của hiện tượng này.

Phát hiện sóng hấp dẫn – bước tiến mới của khoa học vũ trụ - ảnh 3

Với việc xác nhận sự tồn tại của sóng hấp dẫn, chúng ta cũng chính thức xác nhận luôn một điều: không-thời gian có thể bị bẻ cong. Giờ hãy hãy tưởng tượng đơn giản bạn ở Việt Nam và muốn sang Mỹ chơi. Thông thường, khoảng cách ngắn nhất là đường chim bay thẳng cánh. Nhưng với lý thuyết bẻ cong được không gian, ta có thể "gập" bản đồ thế giới, đưa Mỹ và Việt Nam sát lại.

Phát hiện về sóng hấp dẫn mở ra những chân trời mới thú vị cho thiên văn học, cho phép đo đạc các ngôi sao, thiên hà và các hố đen từ rất xa dựa trên bức sóng mà chúng tạo ra.

Một mặt gián tiếp, nó đưa thêm bằng chứng rằng lỗ đen trên thực tế là có tồn tại (các nhà khoa học chưa bao giờ trực tiếp quan sát được lỗ đen).

Xuân Bách

Bình luận

* Vui lòng nhập bình luận tiếng Việt có dấu