Cánh cổng dẫn đến sự kết thúc
Tiến sĩ Penrose - nhà toán học tại Đại học Oxford, được trao một nửa giải thưởng trị giá khoảng 1,1 triệu USD vì đã chứng minh rằng, các lỗ đen phải tồn tại nếu thuyết tương đối rộng của Albert Einstein là đúng.
Trong khi đó, Tiến sĩ Genzel và Tiến sĩ Ghez được vinh danh vì phát hiện vật thể vô hình siêu nặng chi phối quỹ đạo của những ngôi sao ở trung tâm Dải Ngân hà và cách lý giải duy nhất hiện nay là sự tồn tại của một hố đen siêu khối lượng.
Tiến sĩ Ghez là người phụ nữ thứ tư đoạt giải Nobel Vật lý, sau Marie Curie năm 1903, Maria Goeppert Mayer năm 1963 và Donna Strickland năm 2018. “Tôi rất vui mừng”, nhà khoa học nữ này chia sẻ trong một email.
Lỗ đen là một trong những dự đoán đầu tiên và cực đoan nhất trong Thuyết tương đối rộng của Einstein, được công bố lần đầu tiên vào tháng 11/1915.
Là một nhà toán học tài năng, Tiến sĩ Penrose đã phát minh ra một phương pháp mới để miêu tả không - thời gian, được gọi là biểu đồ Penrose. Phương pháp này bỏ qua hầu hết các phức tạp toán học của thuyết tương đối rộng. Hiện tại, các sơ đồ của Tiến sĩ Penrose là ngôn ngữ chung của vũ trụ học.
Ông đã chứng minh rằng, nếu có quá nhiều khối lượng tích tụ ở một nơi quá nhỏ, việc rơi vào hố đen là không thể tránh khỏi. Tại ranh giới của một lỗ đen, bạn sẽ phải đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng để thoát ra. Vì vậy, bạn không bao giờ có thể trốn thoát.
Bên trong ranh giới, thời gian và không gian sẽ chuyển đổi vai trò. Vì vậy, tất cả các hướng sẽ dẫn xuống dưới, đến trung tâm - nơi mật độ trở nên vô hạn và các định luật vật lý, như chúng ta đã biết, sẽ bị phá vỡ.
Tiến sĩ Penrose đã chỉ ra rằng, lỗ đen sẽ trở thành một cánh cổng dẫn đến sự kết thúc của thời gian và vũ trụ. Penrose là một trong các giám khảo khi nhà vật lý Stephen Hawking trình bày nghiên cứu tiến sĩ. Sau đó, họ đã cùng nhau hợp tác để nghiên cứu về nguồn gốc của vũ trụ.
Đáng tiếc là, Hawking đã qua đời vào năm 2018, sau thời gian chống chọi với bệnh thoái hoá thần kinh. Tiến sĩ Penrose bày tỏ, giải Nobel dành cho Stephen Hawking là vô cùng xứng đáng.
Nhà khoa học này cũng nhận định, lý thuyết của Hawking về bức xạ phát ra từ sự bay hơi của các lỗ đen già là rất mạnh mẽ và có thể được chứng minh trong thời gian tới.
Bằng chứng thuyết phục về lỗ đen
Tại trung tâm Dải Ngân hà, cách đây 26.000 năm ánh sáng, có một nguồn nhiễu vô tuyến yếu ớt được gọi là Sagittarius A *. Năm 1971, Martin Rees và Donald Lynden-Bell cho rằng, đó là một lỗ đen siêu lớn.
Tuy nhiên, Tiến sĩ Genzel và Tiến sĩ Ghez cùng các cộng sự, đã dành nhiều thập kỷ để theo dõi các ngôi sao và đám mây bụi quay xung quanh trung tâm thiên hà bằng kính thiên văn ở Chile và Hawaii. Các nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu rằng, liệu vương quốc bụi đen đó có thực sự chứa một lỗ đen.
Tiến sĩ Ghez sinh tại New York vào ngày 16/6/1965. Bà là Giáo sư tại Trường Đại học California, Los Angeles và là một trong những tác giả của cuốn sách dành cho trẻ em “Bạn có thể là một nhà thiên văn học nữ”.
Chia sẻ về thành công vừa đạt được, bà Ghez bày tỏ hy vọng sẽ truyền cảm hứng cho những phụ nữ trẻ.
Trong khi đó, Tiến sĩ Genzel là Giám đốc Viện Vật lý ngoài Trái đất Max Planck ở Garching (Đức) và là Giáo sư tại Trường Đại học California, Berkeley. Đây không phải lần đầu Tiến sĩ Genzel và Tiến sĩ Ghez cùng chia sẻ những vinh dự trong công việc. Trước đó, họ từng giành Giải thưởng Crafoord năm 2012.
Hai nhà vật lý thiên văn này đã dõi theo hành trình di chuyển của ngôi sao mang tên S2 kể từ đầu những năm 1990. Sử dụng kính viễn vọng tại Đài quan sát Nam Âu ở Chile, họ đã thấy nó di chuyển theo một quỹ đạo hình elip quanh hố đen khổng lồ nằm trong chòm sao Nhân mã và cách Trái đất 26.000 năm ánh sáng.
Với khối lượng gấp 4 triệu lần Mặt trời, lỗ đen này sinh ra một trường hấp dẫn mạnh nhất trong Dải Ngân hà. Do đó, đây là nơi lý tưởng để săn tìm các hiệu ứng liên quan đến thuyết tương đối.
Vào ngày 19/5/2018, ngôi sao S2 đã tiến gần hơn về lỗ đen này. Các nhà nghiên cứu đã dò được đường đi của nó bằng việc sử dụng nhiều thiết bị, trong đó có GRAVITY. Đây là một giao thoa kế kết hợp ánh sáng từ 4 kính viễn vọng có đường kính dài 8m, đầu được vận hành vào năm 2016.
GRAVITY đã đo được chuyển động băng qua bầu trời của S2. Tại thời điểm chuyển động nhanh nhất, nó di chuyển với vận tốc hơn 7.600 km/s hoặc gần 3% tốc độ ánh sáng.
Trong khi đó, một thiết bị khác đã nghiên cứu S2 chuyển động nhanh như thế nào khi hướng đến và ra xa Trái đất, khi nó dao động qua lỗ đen. Kết hợp các quan sát cho phép nhóm của Genzel có thể dò tìm được dịch chuyển đỏ của ngôi sao S2.
Trong đó, miêu tả ánh sáng của sao bị kéo căng với các bước sóng dài hơn do lực hút hấp dẫn vô cùng lớn của lỗ đen khổng lồ. Hiện tượng này phù hợp với dự đoán của thuyết tương đối rộng.
