Một số lỗ đen thực sự có thể là những mớ hỗn độn trong kết cấu của không-thời gian, nghiên cứu mới cho thấy

Hình minh họa lỗ đen thổi bay vật chất bằng những tia cực mạnh (Tín dụng hình ảnh: ESA/ATG medialab)

Các nhà vật lý đã phát hiện ra một vòng xoắn kỳ lạ của không-thời gian có thể bắt chước lỗ đen — cho đến khi bạn đến quá gần. Theo một nghiên cứu mới được công bố ngày 25 tháng 4 trên tạp chí, được gọi là “solitons tôpô”, những nút thắt lý thuyết này trong kết cấu không-thời gian có thể ẩn nấp khắp vũ trụ – và việc tìm ra chúng có thể thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về vật lý lượng tử. Đánh giá vật lý D.

hố đen có lẽ là đối tượng khó chịu nhất từng được phát hiện trong khoa học. Thuyết tương đối rộng của Einstein dự đoán sự tồn tại của chúng và các nhà thiên văn học biết chúng hình thành như thế nào: Tất cả những gì cần thiết là một ngôi sao nặng sụp đổ dưới trọng lượng của chính nó. Không có lực nào khác có thể chống lại nó, lực hấp dẫn cứ tiếp tục kéo vào cho đến khi toàn bộ vật chất của ngôi sao bị nén lại thành một điểm vô cùng nhỏ, được gọi là điểm kỳ dị. Bao quanh điểm kỳ dị đó là một chân trời sự kiện, một ranh giới vô hình đánh dấu rìa của lỗ đen. Bất cứ điều gì vượt qua chân trời sự kiện không bao giờ có thể thoát ra được.

Nhưng vấn đề chính của điều này là các điểm có mật độ vô hạn không thể thực sự tồn tại. Vì vậy, trong khi thuyết tương đối rộng dự đoán sự tồn tại của các lỗ đen và chúng ta đã tìm thấy nhiều vật thể thiên văn hoạt động chính xác như lý thuyết của Einstein dự đoán, chúng ta biết rằng chúng ta vẫn chưa có bức tranh toàn cảnh. Chúng tôi biết rằng điểm kỳ dị phải được thay thế bằng một thứ gì đó hợp lý hơn, nhưng chúng tôi không biết thứ đó là gì.

Có liên quan: Hố đen có phải là hố sâu không?

Để tìm ra điều đó đòi hỏi sự hiểu biết về lực hấp dẫn cực mạnh ở quy mô cực nhỏ – thứ gọi là lực hấp dẫn lượng tử. Cho đến nay, chúng ta không có lý thuyết lượng tử khả thi nào về lực hấp dẫn, nhưng chúng ta có một số ứng cử viên. Một trong những ứng cử viên đó là Lý thuyết dâymột mô hình gợi ý rằng tất cả các hạt tạo nên vũ trụ của chúng ta thực sự được tạo thành từ các dây rung động nhỏ.

Để giải thích sự đa dạng của các hạt cư trú trong vũ trụ của chúng ta, những sợi dây đó không thể chỉ dao động trong ba chiều không gian thông thường. Lý thuyết dây dự đoán sự tồn tại của các chiều bổ sung, tất cả đều tự cuộn lại ở một quy mô nhỏ khó hiểu nào đó — nhỏ đến mức chúng ta không thể biết các chiều đó có ở đó hay không.

Và hành động cuộn tròn các chiều không gian bổ sung ở quy mô cực kỳ nhỏ bé đó có thể dẫn đến những vật thể rất thú vị.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đề xuất rằng những chiều bổ sung nhỏ gọn này có thể làm phát sinh các khuyết tật. Giống như một nếp nhăn mà bạn không thể loại bỏ khỏi chiếc áo sơ mi của mình cho dù bạn có ủi bao nhiêu đi chăng nữa, những khiếm khuyết này sẽ là những khiếm khuyết ổn định, vĩnh viễn trong cấu trúc của không-thời gian — một soliton tô pô. Các nhà vật lý gợi ý rằng những soliton này phần lớn sẽ trông, hành động và có lẽ có mùi giống như lỗ đen.

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu xem các tia sáng sẽ hoạt động như thế nào khi đi qua gần một trong những soliton này. Họ phát hiện ra rằng solitons sẽ ảnh hưởng đến ánh sáng theo cách gần giống như lỗ đen. Ánh sáng sẽ uốn quanh các soliton và tạo thành các vòng quỹ đạo ổn định, và các soliton sẽ đổ bóng. Nói cách khác, các những hình ảnh nổi tiếng từ Kính viễn vọng Chân trời Sự kiệnđã phóng to lỗ đen M87* vào năm 2019, sẽ trông gần như giống hệt nhau nếu nó là các soliton ở giữa hình ảnh, chứ không phải là một lỗ đen.

Nhưng đến gần sự bắt chước sẽ kết thúc. Solitons tôpô không phải là điểm kỳ dị, vì vậy chúng không có chân trời sự kiện. Bạn có thể đến gần soliton tùy thích và bạn luôn có thể rời đi nếu muốn (giả sử bạn đã mang đủ nhiên liệu).

Thật không may, chúng ta không có lỗ đen nào đủ gần để đào sâu vào bên trong, và vì vậy chúng ta chỉ có thể dựa vào các quan sát về các vật thể ở xa. Nếu bất kỳ solitons tôpô nào từng được phát hiện, thì khám phá đó sẽ không chỉ là một cái nhìn sâu sắc về bản chất của lực hấp dẫn, mà nó còn cho phép chúng ta nghiên cứu trực tiếp bản chất của lực hấp dẫn lượng tử và cả lý thuyết dây.


Nguồn: Space

Xem thêm nội dung mới và bổ ích tại:

– Kiến thức gia đình

– Tri thức đời sống

– Cẩm nang sức khỏe

– Kênh youtube Kiến thức gia đình