thumbnail - Hố đen trong vũ trụ có phát nổ không?
Thu Hà
Hà Nội

Hố đen trong vũ trụ có phát nổ không?

Hố đen được ví như "máy hút bụi" của vũ trụ, đó là những vật thể có khối lượng lớn đến mức thậm chí không ánh sáng có thể thoát ra khỏi chúng. Nhiều người còn tưởng tượng rằng các hố đen không có "nhiệm vụ" gì khác ngoài việc nuốt chửng những mảnh khí hoặc bụi lang thang. 

Nhưng liệu các hố đen còn có thể xảy ra những điều thú vị hơn không? Chẳng hạn như chúng có thể phát nổ không? Nếu một vụ nổ là một sự giải phóng đột ngột, ngắn ngủi của một năng lượng cực lớn thì câu trả lời chắc chắn là có. Có lẽ hố đen sẽ phát nổi theo nhiều cách, đó là những cách nào?

Bức xạ Hawking 

Có một cách mà hố đen có thể phát nổ. Quá trình đằng sau điều này liên quan đến thực tế là các hố đen không hoàn toàn đen, được phát hiện bởi nhà vật lý thiên văn nổi tiếng Stephen Hawking vào năm 1976. 

Theo vật lý cổ điển, không có gì có thể chui ra khỏi lỗ. Nhưng Hawking phát hiện ra rằng với cơ học lượng tử, lỗ hổng từ từ rò rỉ năng lượng của nó đến vô tận bằng cách phát ra bức xạ năng lượng thấp, đây được gọi là bức xạ Hawking.

Hố đen trong vũ trụ có phát nổ không? 

Hố đen có thể tạo ra những bức xạ khủng khiếp

Với điều kiện hố đen không hút vật chất mới, nó sẽ từ từ mất khối lượng khi phát ra bức xạ Hawking. Tuy nhiên, bức xạ này phát ra rất chậm. Một hố đen bình thường có khối lượng gấp vài lần mặt trời phát ra khoảng một photon, hoặc một lượng ánh sáng hàng năm. Với tốc độ đó, hố đen điển hình sẽ mất 10^100 (10 mũ 100) năm để bốc hơi hoàn toàn.

Nhưng Hawking nhận ra rằng các hố đen nhỏ hơn bốc hơi nhanh hơn nhiều. Khi hố đen càng nhỏ, nó càng phát ra nhiều bức xạ. Trong những khoảnh khắc cuối cùng của vòng đời, hố đen phát ra rất nhiều bức xạ, nhanh đến mức nó hoạt động hiệu quả như một quả bom, giải phóng một loạt các hạt và bức xạ năng lượng cao.

Đối với các hố đen nhỏ bằng kích thước Trái Đất chẳng hạn, hình thành trong vũ trụ cực kỳ sơ khai, chúng sẽ mất vài tỷ năm. Có nghĩa là với những lỗ đen "nguyên thủy" này, nếu chúng tồn tại, sẽ bùng nổ trên toàn vũ trụ ngay bây giờ. 

Các nhà thiên văn học ở thời điểm hiện tại vẫn chưa có bằng chứng nào cho thấy các hố đen nguyên thủy phát nổ, tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là chúng không xảy ra.

Quá trình Superradiance

Hố đen trong vũ trụ có phát nổ không? 

Quá trình tạo photon, phá vỡ và tạo ra năng lượng khổng lồ

Các hố đen còn có thể nổ tung với một kiểu nổ khác biệt trong vũ trụ, dựa trên tính chất quay tròn của chúng. Các hố đen quay còn được đặt tên là các hố đen Kerr để vinh danh nhà toán học New Zealand Roy Kerr, người đầu tiên tìm ra cách chúng hoạt động.

Không gian và thời gian quay xung quanh một lỗ đen cũng có thể kéo theo các photon. Nếu có đủ photon, chúng có thể bật ra khỏi nhau hoặc bất kỳ hạt lang thang nào, nhiều lúc sẽ bắn ra các photon thoát ra khỏi bầu khí quyển. 

Trong một số trường hợp, quá tình này cũng khiến các photon rơi sâu hơn về phía hố đen, nơi chúng thu được năng lượng. Sau đó, chúng có thể bị phân tán lên quỹ đạo cao hơn một lần nữa, rồi lại rơi xuống.

Với mỗi lần lặp lại quá trình và mỗi chuyến đi quanh hố đen, photon sẽ nhận được năng lượng. Quá trình này được gọi là "superradiance." Nếu photon cuối cùng bị phá vỡ, nó sẽ có một lượng năng lượng khổng lồ so với khi nó bắt đầu.

Nếu có đủ photon tham gia vào quá trình này, tất cả chúng đều có thể bùng phát cùng một lúc với năng lượng đáng kinh ngạc, trở thành thứ được gọi là "bom hố đen". Mặc dù bản thân hố đen không phát nổ, nhưng hiệu ứng siêu lớn này một lần nữa cho thấy hố đen có thể ảnh hưởng đến môi trường của chúng mạnh mẽ như thế nào.

Đĩa bồi tụ khổng lồ tạo ra các tia phản lực

Các hố đen có thể gây ra những vụ nổ thông quá sức mạnh từ lực hấp dẫn. ĐIều này xảy ra với hố đen siêu lớn nằm ở trung tâm, có thể tiếp cận với các đám vật chất lớn, chẳng hạn như các ngôi sao. Khi điều đó xảy ra, ngôi sao bị xé thành từng mảnh do tác động của thủy triều và quá trình này giải phóng một luồng năng lượng bùng nổ. Trái đất cũng có thể chứng kiến sự giải phóng năng lượng này, như một đợt bùng phát bức xạ tia X và tia gamma ngắn ngủi nhưng dữ dội.

Hố đen trong vũ trụ có phát nổ không? 

Mô phỏng sự kiện gián đoạn thủy triều xảy ra khi một ngôi sao đi qua gần một hố đen siêu lớn

Bên cạnh việc xé nhỏ các ngôi sao, những hố đen khổng lồ này cũng thường xuyên thu thập các đám vật chất liên tục xoay quanh chúng, trong các đĩa bồi tụ khổng lồ. Nếu các đĩa này đạt đến nhiệt độ hàng nghìn tỷ độ, khiến chúng trở thành vật thể sáng nhất trong vũ trụ, đĩa phát sáng duy nhất có độ sáng hơn một triệu thiên hà cùng một lúc.

Ở mức độ mạnh nhất, các đĩa tạo ra các điện trường và từ trường làm cuốn một số vật liệu đĩa xung quanh các hố đen và thoát ra ngoài dưới dạng các tia phản lực dài, mỏng có tuổi thọ hàng chục nghìn năm ánh sáng. Mặc dù không phải là một vụ nổ đúng nghĩa đen, nhưng chúng vẫn rất dữ dội.

>>>Vì sao lỗ đen lại là thứ đáng sợ nhất trong vũ trụ này?

Nguồn livescience

Chủ đề liên quan

Chủ đề khác