Các bác khoa học đang chuẩn bị "flexđột phá siêu to khổng lồ trong hành trình săn lùng hố đen đây!
Nhớ lại ngày 10/4/2019 chứ? Ngày mà cả thế giới "ố á" khi lần đầu tiên nhân loại chụp được ảnh hố đen – cái "quái vật vũ trụ" siêu bí ẩn mà từ trước đến giờ chỉ nghe đồn chứ chưa thấy mặt. Lúc đó ai cũng phải công nhận: Đỉnh thật!
Hành trình giải mã hố đen chắc chắn không dừng ở đó rồi. Bức ảnh đầu tiên do hơn 200 nhà khoa học quốc tế thuộc dự án Kính thiên văn Chân trời sự kiện (EHT) "cày cuốc" suốt 10 năm từ 2009 mới có được đấy nhé!
"Cực phẩm" hố đen này được đánh giá xứng đáng nhận giải Nobel luôn á! Để có được nó, cả đội phải mất 2 năm liên tục thu thập và ghép dữ liệu từ 8 kính thiên văn khổng lồ nằm rải rác khắp hành tinh.
Nhưng nói thật, dù các bác có cố gắng thế nào thì do giới hạn kỹ thuật nên ảnh vẫn chưa thực sự "căng đét". Tưởng tượng nhé: Chụp hố đen cách đây 53 triệu năm ánh sáng giống như nhìn cái vật 1mm từ khoảng cách 13.000 km – ai mà làm được chứ! Nhưng các nhà khoa học không phải dạng dễ bỏ cuộc đâu.
Mới đây, nhóm thiên văn học từ Đại học Radboud (Hà Lan) kết hợp với Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) đang ấp ủ kế hoạch bom tấn: Đặt kính viễn vọng Event Horizon Imager (EHI) luôn ngoài không gian!
Cụ thể là họ sẽ phóng kính viễn vọng vô tuyến lên vũ trụ để "săn" ảnh hố đen với chất lượng xịn xò hơn nhiều. Khi có ảnh rõ nét rồi thì mới test được Thuyết tương đối rộng của Einstein kỹ càng hơn – đó là mục tiêu cao nhất mà nhóm này công bố trên tạp chí Thiên văn học và Vật lý thiên văn nha.
Vậy tại sao lại phải đưa kính lên trời? Check ngay 2 "bug" của kính đặt dưới đất thôi!
EHI sẽ "fix bug" cho EHT, tạo cuộc cách mạng săn hố đen?
Bug thứ nhất: Kính thiên văn Chân trời sự kiện (EHT) gồm nhiều kính viễn vọng vô tuyến nằm rải rác khắp thế giới, cùng hoạt động theo nguyên tắc giao thoa kế.
Khi "teamwork", chúng tạo thành một máy dò siêu khổng lồ – coi như có kính to bằng Trái Đất luôn! Nhờ vậy mới nhìn thấy hố đen cách đây 53 triệu năm ánh sáng được.
Nhưng mà... EHT vẫn bị "nerf" bởi bầu khí quyển Trái Đất.
Khí quyển gây nhiều vấn đề lắm á! Kính phải thích nghi với khí quyển để thu hình ảnh từ các vật thể cực xa. Vì vậy người ta mới chế kính ở những nơi đặc biệt: khô cằn, cao ngất ngưỡng.
Hệ thống EHT (8 cái kính) được đặt ở các vị trí cao trên toàn cầu: dãy Alps (châu Âu), dãy Sierra Nevada (Mỹ), sa mạc Atacama (Chile) và Hawaii.
Nhưng dù thế nào thì vẫn bị giới hạn bởi khí quyển. Nó ngăn không cho sóng vô tuyến tần số cao nhất chạm tới kính được. Chán luôn!
Bug thứ hai: Còn có yếu tố giới hạn khác cho EHT nữa: Kích thước của Trái Đất.
Trên Trái Đất, dùng giao thoa kế thì chỉ "link" được trong phạm vi "chiều rộng" của hành tinh thôi. Nên kính viễn vọng ảo nào cũng bị giới hạn bởi size của Trái Đất luôn.
Thế là các bác ở Đại học Radboud phối hợp với ESA nghĩ ra giải pháp cho cả 2 vấn đề: Đặt kính thiên văn ngoài không gian! Ý tưởng là đưa 2-3 vệ tinh lên quỹ đạo, hoạt động như đài quan sát vô tuyến.
Dự án này có tên là Event Horizon Imager (EHI) và được kỳ vọng tạo ra ảnh hố đen sắc nét gấp 5 lần so với EHT đó!
Freek Roelofs, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Có nhiều lợi thế khi dùng vệ tinh làm đài quan sát ngoài không gian thay vì kính vô tuyến cố định trên Trái Đất như EHT.
Cụ thể: Trong không gian, bạn có thể quan sát ở tần số vô tuyến cao hơn vì không bị khí quyển lọc mất. Khoảng cách giữa các kính cũng lớn hơn. Nhờ đó chụp ảnh hố đen với độ phân giải cao hơn 5 lần so với EHT!"
Nhóm nghiên cứu đã tạo hình ảnh mô phỏng các hố đen trong tương lai được chụp bởi EHI:
EHT và EHI "song kiếm hợp bích": Hành trình giải mã hố đen đầy hy vọng
Nếu dự án EHI được hiện thực hóa, nó phải "vượt ải" những khó khăn sau:
Thứ nhất: Với EHT, mỗi đài quan sát lưu dữ liệu vào ổ cứng rồi gửi về trung tâm xử lý. Tất cả dữ liệu được kết hợp bằng đồng hồ nguyên tử cho độ chính xác cực cao. Nhưng làm sao áp dụng cách này trong không gian?
"Với EHT, ổ cứng được chuyển về trung tâm bằng máy bay. Điều đó tất nhiên không thể có trong không gian rồi," Volodymyr Kudriashov, nhà nghiên cứu tại Radboud Radio Lab và ESA/ESTEC, nói.
Theo các tác giả, giải pháp là dùng liên kết laser để gửi dữ liệu về Trái Đất. Việc này đã có tiền lệ, và các nhiệm vụ không gian sau này đều cần áp dụng thông tin liên lạc laser tinh chỉnh hơn.
Tiếp theo: Thách thức khác là xác định vị trí và tốc độ chính xác của các vệ tinh để tạo ảnh sắc nét.
"Khái niệm này đòi hỏi bạn phải xác định vị trí và tốc độ của vệ tinh rất chính xác," ông Volodymyr Kudriashov nói. "Nhưng chúng tôi thực sự tin rằng dự án hoàn toàn khả thi."
"Thuyết tương đối rộng của Einstein dự đoán chính xác kích thước và hình dạng của một hố đen nên có..."
Cuộc cách mạng chụp ảnh hố đen sắc nét liệu có thành sự thật? Các nhà khoa học cho biết, bức ảnh hố đen đầu tiên là kết quả của 10 năm dày công nghiên cứu cùng tinh thần hợp tác đỉnh cao của 200 nhà khoa học. Vậy tại sao không kết hợp EHT với EHI?
Sự thật là EHI sẽ hoạt động cùng EHT như một loại giao thoa kế lai, kết hợp dữ liệu từ tất cả các đài quan sát trên mặt đất với dữ liệu từ các đài trên không! Xịn chưa?
"Sử dụng giao thoa kế lai như thế này có thể tạo ra hình ảnh chuyển động của hố đen ở khoảng cách hàng chục triệu năm ánh sáng. Thậm chí bạn có thể quan sát được nhiều hố đen hơn nữa, tỉ mỉ hơn nữa..." tác giả bài viết công trình EHI kết luận.
Những hình ảnh sắc nét hơn về hố đen sẽ cung cấp cho các nhà khoa học nhiều thông tin hơn để kiểm tra Thuyết tương đối rộng của Einstein chi tiết hơn.
Giáo sư Heino Falcke thuộc nhóm nghiên cứu cho biết: "Việc các vệ tinh di chuyển quanh Trái Đất tạo ra những lợi thế đáng kể. Với chúng, bạn có thể chụp những bức ảnh gần như hoàn hảo để xem chi tiết thực sự của các hố đen. Nếu xảy ra những sai lệch nhỏ so với lý thuyết của Einstein, chúng ta sẽ có thể nhận ra."
Các thử nghiệm sâu hơn về Thuyết tương đối rộng của Einstein là một trong những mục tiêu chính của EHI. Freek Roelofs giải thích: "Thuyết tương đối rộng của Einstein dự đoán chính xác kích thước và hình dạng của một hố đen nên có. Các lý thuyết khác về trọng lực dự đoán các kích cỡ và hình dạng khác nhau.
Vì vậy, để phân biệt giữa thuyết tương đối rộng và các lý thuyết khác về trọng lực, chúng ta cần những hình ảnh có độ phân giải cao nhờ các ảnh sắc nét từ các đài quan sát trên không gian."
Có nhiều lý thuyết khác nhau về lực hấp dẫn ngoài vũ trụ trong thế giới khoa học, và chúng chủ yếu gắn liền với những câu hỏi chưa được trả lời xung quanh các hố đen, vật chất tối và năng lượng tối.
Hành trình khám phá những bí mật to lớn trong vũ trụ của loài người chắc chắn còn dài và gặp nhiều khó khăn. Thế nhưng, chẳng phải phi hành gia Neil Armstrong đã từng nói: "Bí ẩn khơi gợi sự tò mò, sự tò mò là chất liệu tạo nên khát vọng thông hiểu của loài người" đấy sao!
Cùng hy vọng dự án kính viễn vọng EHI sớm khắc phục được những nhược điểm và nhanh chóng kết hợp với EHT để nhân loại nhiều lần nữa quan sát và giải mã thành công hố đen – một trong những bí ẩn vũ trụ thách thức khoa học hàng trăm năm qua nhé!
Nguồn: soha.vn