Thành tựu lịch sử: Hình ảnh đầu tiên về lỗ đen

0
1048
Bức ảnh chụp lỗ đen đầu tiên trong lịch sử do dự án EHT thực hiện. Ảnh: eventhorizontelescope

Ngày hôm nay, toàn thế giới đã được chứng kiến hình ảnh đầu tiên chụp một lỗ đen, do dự án Kính thiên văn Chân trời Sự kiện (EHT) thực hiện. Đây là một sự kiện mang tính lịch sử, một dấu mốc quan trọng trong ngành vũ trụ học. Mời các bạn tìm hiểu về sự kiện đặc biệt này qua bài viết được đăng tải trên website chính thức của dự án EHT: 

Kính thiên văn Chân trời Sự kiện (Event Horizon Telescope-EHT) là một chuỗi kính thiên văn có quy mô bằng cả hành tinh, bao gồm 8 kính thiên văn đặt trên mặt đất, được thiết kế để chụp ảnh lỗ đen. Hôm nay, tại một cuộc họp báo quy mô quốc tế, các nhà nghiên cứu của EHT đã hé lộ rằng họ đã thành công trong việc ghi lại những bằng chứng hình ảnh trực tiếp đầu tiên về một lỗ đen siêu khối lượng và cái bóng của nó.

Kết quả hình ảnh cho M-87 galaxy
Thiên hà M87. Ảnh: APOD

Thành tựu mang tính bước ngoặt này đã được thông cáo ngày hôm nay trong loạt 6 bài viết xuất bản trên số đặc biệt của tạp chí The Astrophysical Journal Letters. Bức ảnh đã hé lộ lỗ đen tại trung tâm của thiên hà M87, một thiên hà nặng nằm trong Đám thiên hà Xử Nữ. Lỗ đen này cách Trái Đất 55 triệu năm ánh sáng và nặng bằng 6,5 tỉ lần Mặt Trời.

EHT đã liên kết các kính thiên văn trên toàn cầu để tạo thành một kính thiên văn ảo cỡ Trái đất với độ nhạy và độ phân giải chưa từng có. EHT là kết quả của nhiều năm hợp tác quốc tế và cung cấp cho các nhà khoa học một cách mới để nghiên cứu các vật thể kì dị nhất trong Vũ trụ, vốn được dự đoán bởi thuyết tương đối rộng của Albert Einstein, đánh dấu một trăm năm kể từ thí nghiệm lịch sử đầu tiên nhằm xác nhận lý thuyết này.

Kết quả hình ảnh cho Sheperd S. Doeleman
Mạng lưới kính thiên văn tạo nên EHT được đặt tại nhiều nơi trên thế giới. Ảnh: Harvard University

Giám đốc dự án EHT, ông Sheperd S. Doeleman, làm việc tại Trung tâm vật lý thiên văn| Harvard & Smithsonian cho biết: “Chúng tôi đã chụp được bức ảnh đầu tiên về một lỗ đen. Đây là một kỳ công khoa học phi thường do một nhóm gồm hơn 200 nhà nghiên cứu thực hiện.”

Lỗ đen là những vật thể vũ trụ dị thường với khối lượng khổng lồ nhưng có kích thước hạn chế. Sự hiện diện của những vật thể này ảnh hưởng đến môi trường xung quanh chúng theo những cách kì dị, như bẻ cong không thời gian và nung nóng bất kỳ vật chất nào xung quanh.

“Nếu ở trong một vùng sáng, như một đĩa khí phát sáng, chúng tôi hy vọng lỗ đen sẽ tạo ra một vùng tối tương tự như một cái bóng, điều đã được thuyết tương đối rộng của Einstein dự đoán, nhưng chúng ta chưa từng thấy trước đây”, ông Heino Falcke, làm việc tại ĐH Radboud (Hà Lan), đồng thời là chủ tịch Ủy ban Khoa học EHT giải thích.“Cái bóng này được tạo nên từ sự uốn cong hấp dẫn và bắt giữ ánh sáng của đường chân trời sự kiện, nó hé lộ rất nhiều về bản chất của những vật thể thú vị này và cho phép chúng ta đo được khối lượng khổng lồ của lỗ đen M87”.

Closeup labeled image of galaxy center
Đài quan sát Chandra X của NASA chụp cận cảnh vùng trung tâm của thiên hà M87. Ảnh: NASA

Nhiều phương pháp hiệu chuẩn và chụp ảnh đã tiết lộ một cấu trúc hình vòng tròn với vùng trung tâm tối, đó chính là cái bóng của lỗ đen, đã được xác nhận qua nhiều quan sát EHT độc lập.

“Một khi chắc chắn đã chụp được cái bóng, chúng tôi có thể so sánh các quan sát của chúng tôi với các mô hình máy tính, bao gồm vật lý về không gian bị biến dạng, vật chất được nung nóng quá độ và từ trường mạnh mẽ. Nhiều đặc điểm của hình ảnh quan sát phù hợp với kiến thức lý thuyết của chúng tôi một cách đáng ngạc nhiên”, ông Paul T.P. Ho, thành viên Hội đồng EHT và giám đốc Đài Quan sát Đông Á cho biết, “Điều này khiến chúng tôi tự tin trong việc giải thích các quan sát của mình, bao gồm cả ước tính của chúng tôi về khối lượng lỗ đen.”

Black hole image
Bức ảnh chụp lỗ đen đầu tiên trong lịch sử do dự án EHT thực hiện. Bức ảnh thể hiện một vòng tròn sáng tạo bởi ánh sáng bị bẻ cong trong môi trường trọng lực cực mạnh quanh lỗ đen. Bức ảnh này cung cấp bằng chứng xác đáng nhất cho tới hiện nay về sự tồn tại của lỗ đen sieeuu trọng lượng và mở ra một cánh cửa mới trong lĩnh vực nghiên cứu lỗ đen, chân trời sự kiện và trọng lực.  Ảnh:  Event Horizon Telescope Collaboration

Xây dựng EHT là một thách thức vô cùng lớn, đòi hỏi phải nâng cấp và kết nối một mạng lưới gồm 8 kính thiên văn sẵn có, đã được triển khai tại nhiều địa điểm có độ cao đầy thử thách trên thế giới. Những địa điểm này bao gồm các núi lửa ở Hawaii và Mexico, các ngọn núi ở Arizona và dãy núi Sierra Nevada, sa mạc Atacama của Chile và cả Nam Cực.

Các quan sát của EHT sử dụng một kỹ thuật gọi là “giao thoa kế với đường cơ sở rất dài” (VLBI) để đồng bộ hóa các kính thiên văn trên khắp thế giới và tận dụng quá trình tự quay của hành tinh chúng ta để tạo nên một kính viễn vọng cỡ Trái Đất, quan sát ở bước sóng 1,3 mm. VLBI cho phép EHT đạt được độ phân giải góc 20 micro-arcsecond, đủ để đọc một tờ báo ở New York từ một quán cà phê vỉa hè ở Paris.

Một hình ảnh giả lập lỗ đen. Ảnh: Hotaka Shiokawa

Các kính viễn vọng đóng góp vào kết quả này là ALMA, APEX, Kính viễn vọng 30 mét IRAM, Kính thiên văn James Clerk Maxwell, Kính thiên văn Milimet Lớn Alfonso Serrano, Chuỗi (kính) Cận-milimet, Kính thiên văn Cận-milimet, và Kính thiên văn Nam Cực. Rất nhiều petabyte dữ liệu thô từ các kính thiên văn này được kết hợp bởi các siêu máy tính chuyên dụng của Viện Thiên văn Vô tuyến Max Planck và Đài thiên văn MIT Haystack.

Kết quả hình ảnh cho alma telescope
Chuỗi kính Milimet Lớn Atacama (ALMA) đóng góp rất nhiều cho dự án EHT. Ảnh: Wikipedia

Việc xây dựng EHT và các quan sát được công bố hôm nay đại diện cho đỉnh cao sau nhiều thập kỷ thực hiện các công việc quan sát, kỹ thuật và lý thuyết. Thành công của đội ngũ toàn cầu này cần đến sự cộng tác chặt chẽ của các nhà nghiên cứu từ khắp nơi trên thế giới. Mười ba tổ chức đối tác đã làm việc cùng nhau để tạo ra EHT, sử dụng cả cơ sở hạ tầng có sẵn và sự hỗ trợ từ nhiều cơ quan khác nhau. Tài trợ chính đến từ Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF), Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu của EU (ERC) và các cơ quan tài trợ ở Đông Á.

“Chúng tôi đã đạt được điều mà một chỉ mới thế hệ trước từng coi là không thể,” ông Doeleman kết luận. “Những đột phá trong công nghệ, sự kết nối giữa các đài quan sát vô tuyến tốt nhất thế giới và các thuật toán cải tiến, tất cả đã kết hợp với nhau để mở ra một cửa sổ hoàn toàn mới nhằm nghiên các lỗ đen và chân trời sự kiện.”


Earthgrazer – Hội Thiên văn Nghiệp dư Hà Nội (HAS)

Dịch từ Event Horizon Telescope

 

 

Comments

comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here