Tại sao hố đen thực tế khác với hố đen trong phim Interstellar thế?

Trước thời điểm 8 giờ tối ngày 10/4 theo giờ Việt Nam, ta chưa có bằng chứng cho thấy hình dạng của hố đen. Trong quá khứ, ta chỉ dựng hình hố đen bằng mô hình giả lập, hay nổi tiếng nhất là hình ảnh hố đen được mô phỏng chính xác trong bộ phim Interstellar.

Tấm ảnh hố đen đầu tiên trong lịch sử thiên văn học.

Hình ảnh do Kính thiên văn Chân trời Sự kiện – Event Horizon Telescope (EHT) đã cho ta thấy hình ảnh hố đen nằm ở trung tâm thiên hà M87, cách ta tới 53 triệu năm ánh sáng. Hố đen khổng lồ có khối lượng gấp 6,5 tỷ lần Mặt Trời, đường kính lên tới 1,5 ngày ánh sáng – 38 tỷ km. Nhìn bề ngoài, nó khác với hố đen Gargantua xuất hiện trong bộ phim Interstellar; để giải đáp thắc mắc, Gizmodo đã liên lạc với một số nhà vật lý học để tìm hiểu điểm khác biệt giữa hai hố đen khổng lồ.

Hình ảnh hố đen đầu tiên khá tương đồng với những dự đoán của các nhà khoa học, những dự đoán dựa trên thuyết tương đối của Einstein. Đây là hình ảnh so sánh:

Trái: hình ảnh hố đen mới chụp - Giữa: hình ảnh hố đen trong giả lập - Phải: hố đen chụp bằng độ phân giải của kính thiên văn.

Nhưng có lẽ ít nhiều ta đã mong chờ một hố đen na ná thế này cơ:

Nhưng sự khác biệt không lớn đến thế đâu.

Theo lời nhà nghiên cứu Kazunori Akiyama từ Đài thiên văn Haystack của MIT, người dẫn dắt đội ngũ tạo thành công hình ảnh hố đen của EHT, thì: "Hình ảnh hố đen trong Interstellar đã gần chính xác".

Điểm khác biệt dễ thấy nhất là một dải vật chất vắt ngang tấm ảnh – ngang miệng hố đen, "con quái vật" nằm tại trung tâm thiên hà M87 không có đặc điểm đó. Nhưng lời giải thích cho dải vật chất đó đơn giản lắm: góc nhìn cho thấy ta đã quan sát hố đen M87 từ một trong hai cực của nó, chứ không nhìn trực diện. Dải vật chất kia bị che mờ mất bởi góc nhìn, nhà nghiên cứu Akiyama giải thích. Ví dụ như Sao Thổ chẳng hạn, bạn nhìn từ trên cực xuống, bạn sẽ không thể thấy vòng Sao Thổ cắt ngang hành tinh lớn.

Ở hình ảnh hố đen, ta có thể thấy "hình trăng khuyết" này sáng hơn ở phần dưới: hiệu ứng đó cho thấy hố đen đang xoay, vật chất bay xung quanh hố đen cũng sẽ xoay và bản thân không-thời gian ở khu vực này bị kéo võng xuống bởi lực hấp dẫn khổng lồ phát ra từ cái hố đen. Điều đó đồng nghĩa với việc những vật chất bay hướng về ta sẽ sáng hơn, và những thứ bay xa khỏi ta sẽ giảm độ sáng. Đó chính là những gì đang diễn ra trong tấm ảnh hố đen vũ trụ đầy ấn tượng.

"Christopher Nolan đã bỏ qua yếu tố ánh sáng đó bởi mắt người không thể phân biệt được sự khác biệt giữa độ sáng của hai bên hố đen, khi mà toàn bộ cấu trúc hố đen sáng đến như thế", Kip Thorne, nhà vật lý học tại CalTech và cũng là người cố vấn khoa học cho bộ phim Interstellar cho hay.

Cảm xúc các nhà khoa học cố vấn cho Interstellar khi nhận ra hố đen mình dựng đã gần chính xác với "hàng thật".

Giáo sư Thorne giải thích thêm đó không phải sự khác biệt duy nhất. Hố đen trong tưởng tượng của Thorne có vành đai vật chất mảnh và đục hơn nhiều. Hố đen chụp được bằng Đài thiên văn Chân trời Sự kiện có đĩa vật chất dày hơn nhiều, theo một cách nào đó lại trong hơn những gì Thorne tưởng tượng. Đây chỉ là những khác biệt nhỏ giữa dự đoán và thực tế.

Đài thiên văn EHT sẽ tiếp tục chụp những tấm ảnh khác, về cả hố đen nằm tại trung tâm thiên hà M87 và hố đen khổng lồ nằm tại chính Dải Ngân hà của ta, hố đen Sagittarius A. Những sản phẩm mới sẽ khiến những bộ phim khoa học giả tưởng tương lai chính xác hơn nhiều. Chúng ta sẽ tha hồ đắm mình trong khoa học với những bộ phim vũ trụ mới.