Phát hiện mới về hố đen đã giải đáp được câu hỏi của Stephen Hawking?

Cung cấp mô tả về lực hấp dẫn như một thuộc tính của không gian và thời gian, lý thuyết của Einstein có ý nghĩa vật lý thiên văn quan trọng vì nó ám chỉ đến sự tồn tại của các hố đen - hiện tượng Vũ trụ kỳ bí mà không có gì, thậm chí là ánh sáng, có thể thoát ra ngoài. Theo "định lý không có sợi tóc" trong các phương trình của ông, hố đen có ba đặc điểm - khối lượng, spin và điện tích - vì vậy nếu ba giá trị đó giống nhau trong hai hố đen thì chúng ta không có cách nào phân biệt chúng. Nhưng các nhà khoa học đã bắt đầu đặt câu hỏi về điều này. Giáo sư Stefanos Aretakis của Đại học Toronto trước đây đã gợi ý rằng một số hố đen có thể có những bất ổn, những bất ổn này sẽ mang lại cho một số vùng trong hố đen một lực hấp dẫn mạnh hơn những vùng khác, giúp chúng có thể tự phân biệt được. Các phương trình của ông chỉ ra rằng điều này chỉ có thể xảy ra đối với các hố đen cực hạn - một hiện tượng quay tích điện theo lý thuyết với khối lượng tối thiểu chưa từng được quan sát trong tự nhiên.

Tuy nhiên, một bài báo được xuất bản vào tháng trước cho rằng có thể quan sát thấy một hố đen gần cực hạn - và do đó có thể phát hiện ra "sợi tóc" này bằng các quan sát sóng hấp dẫn. Đồng tác giả, Giáo sư Gaurav Khanna, một nhà vật lý tại Đại học Massachusetts, giải thích: "Nghiên cứu của chúng tôi mở ra khả năng đo được sợi tóc này. Nếu hố đen có "tóc" thì sẽ có những tác động nghiêm trọng không chỉ đối với lý thuyết của Einstein mà còn là nghịch lý thông tin về hố đen do nhà vật lý quá cố Giáo sư Hawking đưa ra." Câu hỏi này xuất hiện trong những nỗ lực kết hợp cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng - hai trụ cột vĩ đại của vật lý thế kỷ 20. Giáo sư Hawking và những người khác đã tìm cách mô tả vật chất trong và xung quanh hố đen bằng lý thuyết lượng tử, nhưng họ tiếp tục mô tả lực hấp dẫn bằng lý thuyết cổ điển của Einstein - một cách tiếp cận mà các nhà vật lý gọi là "bán thủy tinh". Các nhà vật lý nhận ra rằng Giáo sư Hawking đã coi trọng lực là lượng tử - "nghịch lý" trong mệnh đề của ông.

Lia Mederios, một nhà vật lý thiên văn tại Viện Nghiên cứu Cao cấp ở Princeton, New Jersey, chia sẻ với Tạp chí Quanta: "Nếu bạn vi phạm một trong những giả định [của nghịch lý thông tin], bạn có thể tự giải quyết được nghịch lý đó. Một trong những giả thiết là định lý không có "sợi tóc". Nếu chúng ta có thể chứng minh thời gian thực tế của hố đen, bên ngoài hố đen khác với những gì chúng ta mong đợi, thì tôi nghĩ rằng điều đó sẽ có ý nghĩa thực sự rất lớn đối với thuyết tương đối rộng."

Theo báo cáo, việc phát hiện "sợi tóc" có thể cho phép tạo ra những đột phá về những ý tưởng hiện đại như lý thuyết dây và lực hấp dẫn lượng tử theo cách chưa từng có trước đây. Tiến sĩ Medeiros nói thêm: "Một trong những vấn đề lớn của lý thuyết dây và lực hấp dẫn lượng tử là kiểm tra được những dự đoán đó. Vì vậy, nếu bạn có bất kỳ thứ gì thậm chí có thể kiểm tra từ xa, điều đó thật tuyệt vời". Nhưng các nhà khoa học vẫn chưa hy vọng. Không thể chắc chắn rằng những hố đen gần cực đại này còn tồn tại và "tóc" của chúng có tuổi thọ cực kỳ ngắn, chỉ kéo dài trong một phần giây - nên rất khó để đo lường chúng có tồn tại hay không.

Helvi Witek, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Illinois, Urbana-Champaign, đã vạch ra bước tiếp theo. Ông nói: "Bây giờ người ta nên xây dựng và tính toán tần số của bức xạ hấp dẫn này, và tìm hiểu cách chúng ta có thể đo lường và xác định nó. Chúng tôi rất muốn biết liệu thiên nhiên có cho phép một con quái vật như vậy tồn tại hay không. Nó sẽ có những tác động khá lớn đối với lĩnh vực nghiên cứu của chúng tôi và của con người nói chung."

×