Hố đen - khu vực trong vũ trụ có lực hấp dẫn mạnh đến mức không gì có thể thoát ra ngoài - là chủ đề nóng hổi hiện nay. Giáo sư Chris Impey chỉ ra, hố đen đáng sợ vì 3 lý do. Nếu bất cứ thứ gì rơi vào một hố đen hình thành khi một ngôi sao chết đi, vật đó sẽ bị xé vụn. Những hố đen khổng lồ quan sát được ở trung tâm của tất cả các thiên hà đều "phàm ăn" vô cùng. Và cuối cùng, hố đen là nơi các quy luật vật lý vô hiệu.
Nghiên cứu hố đen hơn 30 năm, tập trung vào các hố đen siêu khối lượng ở trung tâm của các thiên hà, giáo sư Đại học Arizona lưu ý, hầu hết thời gian các hố đen không hoạt động nhưng khi ở trạng thái hoạt động nuốt những ngôi sao và khí, vùng gần hố đen có thể chiếu sáng toàn bộ thiên hà chứa hố đen đó. Những thiên hà chứa hố đen hoạt động được gọi là chuẩn tinh. Với những gì nhân loại tìm hiểu về hố đen vài thập kỷ qua, vẫn còn rất nhiều bí ẩn cần giải đáp.
Hố đen là nấm mồ vật chất
Hố đen vũ trụ được cho là hình thành khi một ngôi sao khổng lồ chết đi. Sau khi nhiên liệu hạt nhân của ngôi sao cạn kiệt, lõi ngôi sao sụp đổ đến trạng thái vật chất dày đặc hơn 100 lần so với hạt nhân nguyên tử, dày đặc tới mức proton, neutron và electron không còn là những hạt rời rạc nữa. Bởi các hố đen là vùng tối nên được phát hiện khi quay quanh một ngôi sao bình thường. Những đặc tính của ngôi sao bình thường giúp các nhà thiên văn suy ra được những đặc tính của đối tượng đồng hành tối đó là hố đen.
Hố đen đầu tiên được xác nhận là Cygnus X-1, nguồn tia X sáng nhất trong chòm sao Thiên Nga. Kể từ đó, khoảng 50 hố đen vũ trụ đã được phát hiện trong những hệ thống mà một ngôi sao bình thường đi theo quỹ đạo với một hố đen. Đó là những ví dụ gần nhất về khoảng 10 triệu hố đen được cho là nằm rải rác trong Dải Ngân hà.
Hố đen vũ trụ là những nấm mồ vật chất: Không gì có thể thoát khỏi chúng, kể cả ánh sáng. Số phận của bất kỳ ai rơi vào một hố đen là sẽ bị "spaghettification" (hay spaghetti hóa) đau đớn - ý tưởng mà Stephen Hawking phổ biến trong cuốn sách “Lược sử thời gian". Trong quá trình spaghettification, lực hấp dẫn cực mạnh của hố đen sẽ kéo giãn cơ thể, tách xương, cơ, gân và thậm chí cả các phân tử. Như mô tả về cổng địa ngục trong Thần khúc của Dante, có thể hiểu số phận của bất cứ ai hoặc vật thể nào rơi vào hố đen, là: Tất cả những ai bước vào đây hãy từ bỏ hi vọng.
Quái thú đói khát trong mọi thiên hà
Trong 30 năm qua, các quan sát bằng kính viễn vọng không gian Hubble chỉ ra rằng, tất cả các thiên hà đều có hố đen ở trung tâm, với những hố đen lớn ở các thiên hà lớn. Phạm vi khối lượng của các hố đen vũ trụ khác biệt đáng kinh ngạc, từ gấp vài lần Mặt trời đến những quái vật to gấp hàng chục tỉ lần, sự khác biệt như quả táo với đại kim tự tháp Giza Ai Cập.
Năm 2019, các nhà thiên văn học công bố bức ảnh đầu tiên về một hố đen và đường chân trời sự kiện của hố đen - con quái vật có khối lượng 7 tỉ Mặt trời ở trung tâm của thiên hà M87. Hố đen này lớn hơn 1000 lần so với hố đen trong Dải Ngân hà.
Những hố đen khổng lồ nguy hiểm theo 2 cách. Nếu đến quá gần, lực hấp dẫn khổng lồ sẽ hút các vật thể vào. Và nếu hố đen đang ở giai đoạn chuẩn tinh hoạt động, bức xạ năng lượng cao sẽ thổi bay các vật thể.
Hố đen siêu khối lượng rất kỳ lạ
Hố đen lớn nhất được phát hiện cho đến nay nặng gấp 40 tỉ lần khối lượng của Mặt trời hoặc gấp 20 lần kích thước của Hệ Mặt trời. Trong khi các hành tinh vòng ngoài của Hệ Mặt trời quay quanh quỹ đạo 1 lần trong 250 năm, hố đen lớn nhất lại quay 3 tháng 1 lần. Cạnh ngoài của hố đen lớn nhất di chuyển với tốc độ bằng một nửa tốc độ ánh sáng. Tâm của hố đen là điểm kỳ dị, điểm trong không gian mà mật độ là vô hạn. Chúng ta không thể hiểu bên trong hố đen bởi vì các quy luật vật lý bị phá vỡ. Thời gian đóng băng ở chân trời sự kiện và lực hấp dẫn trở nên vô hạn ở điểm kỳ dị.
Theo Stephen Hawking, các hố đen vũ trụ đang dần bốc hơi. Trong tương lai xa của vũ trụ, rất lâu sau khi tất cả ngôi sao đã chết và các thiên hà bị thu hẹp tầm nhìn bởi sự giãn nở ngày càng nhanh của vũ trụ, hố đen sẽ là vật thể cuối cùng còn sót lại. Những hố đen siêu khối lượng nhất cũng mất một số năm không thể tưởng tượng được để bốc hơi, ước tính từ 10 đến 100 hoặc 10 với 100 số 0 sau nó. Những vật thể đáng sợ nhất trong vũ trụ gần như vĩnh cửu, giáo sư Chris Impey nhận định.
