Các ngôi sao và nguồn gốc, số phận của lỗ đen trong vũ trụ

Các bài viêt sau sẽ không thể được hoàn thành mà không đụng chạm đến các bộ môn khác. Vậy theo mọi người tôi có nên viết tiếp không ạ
Min längtan ej nån diamant, bara en linten kristall

Có một số nghiệm của các phương trình của thuyết tương đối rộng trong đó cho phép nhà du hành vũ trụ của chúng ta có thể nhìn thấy điểm kì dị trần trụi: như vậy anh ta có thể tránh không đụng vào nó và thay vì anh ta có thể rơi qua một cái "lỗ sâu đục" và đi ra một vùng khác của vũ trụ. Điều này tạo ra những khả năng to lớn cho việc du hành trong không gian, nhưng thật không may, những ngiệm đó lại rất không ổn định; chỉ cần một nhiễu động nhỏ, ví dụ như sự có mặt của nhà du hành, là đã có thể làm cho chúng thay đổi tới mức nhà du hành không còn nhìn thấy kì dị nữa cho tới khi chạm vào nó và thời gian của anh ta sẽ chấm hết. Nói cách khác, kì dị luôn nằm ở tương lai chứ không bao giờ nằm ở quá khứ của anh ta. Giả thuyết kiểm duyệt vũ trụ mạnh phát biểu rằng trong nghiệm hiện thực thì các kì dị luôn luôn hoặc hoàn toàn nằm trong tương lai (như các kì dị của quá trình co lại do hấp dẫn) hoặc hoàn toàn nằm trong quá khứ (như vụ nổ lớn). Người ta rất hi vọng một trong 2 giả thuyết kiểm duyệt là đúng, bởi vì ở gần các kì dị trần trụi sẽ có thể chu du về quá khứ. Trong khi điều này thật tuyệt vời đối với các nhà viết truyện khoa học viễn tưởng thì nó cũng có nghĩa là cuộc sống của bất kì ai đều không an toàn: một kẻ nào đó có thể mò về quá khứ giết chết bố hoặc mẹ của bạn trước khi bạn ra đời.Tuy nhiên với nghịch lý "người cha" (Father) mới đưọc đưa ra gần đây nói rằng con người có thể tồn tại ở nhiều vũ trụ khác nhau (tựa như bản sao có ý thức của bạn) thì nếu có kẻ mò về ám sát bố mẹ của bạn thật, có 3 điều có thể xảy ra: 1. Vũ trụ sẽ bị mất cân bằng và tất cả sẽ tan biến (kể cả bạn và kẻ sát nhân ngu ngốc kia). 2. Vũ trụ không thể bị mất cân bằng và tan biến một cách lãng nhách như vậy, vì thế kẻ sát nhân sẽ không thể nào đụng tới bố mẹ bạn, chứ đừng nói là giết họ, vì vậy bạn cứ yên tâm mà ngủ. 3. Các hành động của bản sao của bạn ở vũ trụ khác thì cũng có những hành động giống hệt chúng ta (giống như thế giới trong gương, chỉ khác là vũ trụ đó không bị đảo ngược lại), vì vậy kẻ bản sao của kẻ sát nhân đó cũng sẽ mò về quá khứ giết chết bản sao bố mẹ của bản sao của bạn. trong khi đồng thời bố mẹ bạn cũng bị giết, vì vậy bạn sẽ tan biến, không ai nhớ bạn đẫ từng tồn tại, và vũ trụ vẫn cân bằng. Cả 3 giả thuyết đều có thể dùng để viết nên một câu chuyển khoa học viễn tưởng hấp dẫn, tuy nhiên, tất cả vẫn chỉ là giẩ thuyết mà thôi, và hiện thời vẫn chưa một ai có thể đi vè quá khứ hoặc tương lai cả.
Min längtan ej nån diamant, bara en linten kristall

Chân trời sự cố, biên của vùng không - thời gian mà từ đó không gì thoát ra được, có tác dụng như một màng một chiều bao quanh lỗ đen: các vật, tỉ như nhà du hành khinh suất của chúng ta, có thể rơi vào lỗ đen qua chân trời sự cố, nhưng không gì có thể thoát ra từ lỗ đen qua chân trời sự cố (cần nhớ ràng chân trời sự cố là đường đi trong không - thời gian của ánh sáng đang tìm cách thoát khỏi lỗ đen, và không gì có thể chuyển động nhanh hơn ánh sáng). Có thể dùng lời của thí sĩ Dante nói về lối vào địa ngục để nói về chan trời sự cố: "Hỡi những ai bước vào đây, hãy vứt bỏ mọi hy vọng!". Bất kỳ cái gì hoặc bất kì một ai khi đã rơi qua chân trời sự cố thì sẽ sớm tới vùng có mật độ vô hạn và chấm hết thời gian.
Thuyết tương đối rộng tiên đoán rằng các vật nặng khi chuyển động sẽ phát ra sóng hấp dẫn - những nếp gợn trong độ cong của không gian truyền với vận tốc của ánh sáng. Những sóng này tương tự như các sóng ánh sáng là những gợn sóng của trường điện từ, nhưng sóng hấp dẫn khó phát hiện hơn nhiều. Giống như ánh sáng, sóng hấp dẫn cũng mang năng lượng lấy từ các vật phát ra nó. Do đó hệ thống các vật nặng cuối cùng sẽ an bài ở một tráng thái dừng nào đó bởi vì năng lượng ở bất cứ dạng vận động nào đều được các sóng hấp dẫn mang đi. Điều này gần tương tự với việc một cái nút li-e xuống nước, ban đầu nó dập dềnh khá mạnh, nhưng rồi vì các gợn sóng mang dần đi hết năng lượng của nó, cuối cùng nó an bài ở một trạng thái dừng. Ví dụ, chuyển động của trái đất quay xung quanh mặt trời sẽ tạo ra các sóng hấp dẫn. Tác dụng của việc mất năng lượng sẽ làm thay đổi quỹ đạo của trái đất, làm cho nó dần đân tiến lại gần mặt trời hơn, cuối cùng chạm mặt trời và an bài ở một trạng thái dừng. Tốc độ mất năng lượng của trái đất và mặt trời rất thấp - chỉ cở đủ để chạy một lò sưởi điện nhỏ. Điều này có nghĩa là phải mất gần một ngàn triệu triệu triệu triệu năm trái đất mới đâm vào mặt trời và vì vậy chúng ta chẳng có lý do gì để lo lắng cả! Sự thay đổi quỹ đạo của trái đất cũng rất chậm khiến cho khó có thể quan sát được, nhưng chính hiện tượng này đã được quan sát thấy it năm trước trong hệ thống có tên là PSR 1913 + 16 (PSR là tên viết tắt của Pulsar - một loại sao notron đặc biệt có khả năng [hát đều đặn các xung sóng radio). Hệ thống này gồm 2 sao notron quay xung quanh nhau và sự mất năng lượng do phát sóng hấp dẫn làm cho chúng chuyển động theo đường xoắn ốc hướng vào nhau.
Min längtan ej nån diamant, bara en linten kristall

Trong quá trình co lại do hấp dẫn của một ngôi sao để tạo thành một lỗ đen, các chuyển động sẽ nhanh hơn nhiều và vì vậy tốc độ để năng lượng được chuyển đi cũng cao hơn nhiều. Do vậy mà thời gian để đạt tới sự an bài ở một trạng thái dừng sẽ không quá lâu. Vậy cái giai đoạn cuối cùng này nhìn sẽ như thế nào? Người ta cho rằng nó sẽ phụ thuộc vào tất cả các đặc tính của ngôi sao, không chỉ phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ quay mà còn phụ thuộc vào những mật độ khác nhau của các phần tử khác nhau của ngôi sao và cả những chuyển động phức tạp của các khí trong các ngôi sao đó nữa. Và nếu các lỗ đen cũng đa dạng như những đối tượng đã co lại và tạo nên chúng thì sẽ rất khó đưa ra một tiên đoán nào về các lỗ đen nói chung.
Tuy nhiên, vào năm 1967, một nhà khoa học Canada tên là Werner Israel đã tạo ra một bước ngoặt trong việc nghiên cứu các lỗ đen. Israel chỉ ra rằng theo thuyết tương đối rộng thì các lỗ đen không quay là rất đơn giản; chúng có dạng cầu lý tưởng và có kích thước chỉ phụ thuộc vào khối lượng của chúng. 2 lỗ đen như thế có khối lượng như nhau là hoàn toàn đồng nhất với nhau.
Thực tế những lỗ đen này có thể được mô tả bằng một nghiệm riêng của phương trình Einstein đã được biết từ năm 1917, do Karl Schwarzchild tìm ra gần như ngay sau khi phát minh ra thuyết tương đối rộng. Thoạt đầu, nhiều người, thậm chí ngay cả Israel, lý luận rằng vì các lỗ đen cần phải có dạng cầu lý tưởng nên chúng chỉ có thể được tạo thành từ sự co lại của đối tượng có dạng cầu lý tưởng. Mà một ngôi sao chẳng bao giờ có thể có dạng cầu lý tưởng được, nên nó chỉ có thể co lại để tạo thành một kì dị trần trụi mà thôi.
Min längtan ej nån diamant, bara en linten kristall

Năm 1970, Brandon Carter đã đi được bước đầu tiên hướng tới chứng minh suy đoán trên. Anh đã chứng tỏ được rằng với điều kiện lỗ đen quay dừng có một trục đối xứng, giống như một con quay, thì nó sẽ có kích thước và hình dạng chỉ phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ quay của nó. Sau đó vào năm 1971, Stephen Hawking đã chứng minh được rằng bất kì một lỗ đen quay dừng nào đều cần phải có một trục đối xứng như vậy. Cuối cùng, vào năm 1973, David Robinson dùng kết quả của cả 2 người chứng minh được rằng ước đoán nói ở trên là đúng: những lỗ đen như vậy thực sự là nghiệm Kerr. Như vậy, sau khi co lại do hấp dẫn, lỗ đen sẽ an bài trong trạng thái có thể quay nhưng không xung động. Hơn nữa, kích thước hình dạng của nó chỉ phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ quay chứ không phụ thuộc vào bản chất của vật thể bị co lại. tạo nên nó. Kết quả này được biết dưới châm ngôn "Lỗ đen không có tóc". Định lý "không có tóc" này có một tầm quan trọng thực tiễn to lớn bởi nó hạn chế rất mạnh các loại lỗ đen khả dĩ. Do vậy, người ta có thể tạo ra những mô hình chi tiết của các vật có khả năng chứa lỗ đen và so sánh những tiên đoán của mô hình với quan sát. Điều này cũng có nghĩa là một lượng rất lớn thông tin về vật thể co lại sẽ phải mất đi khi lỗ đen được tạo thành, bởi vì sau đấy tất cả những thứ mà ta có thể đo được về vật thể đó chỉ là khối lượng và tốc độ quay của nó...
Các lỗ đen chỉ là một trong số rất ít các trường hợp trong lịch sử khoa học, trong đó lý thuyết đã được phát triển rất chi tiết như một mô hình toán học trước khi có những bằng chứng từ quan sát xác nhận nó là đúng đắn. Thực tế điều này đã được dùng như một luận cứ chủ yếu của những người phản đối lỗ đen: làm sao mà người ta có thể tin được rằng có những vật thể mà bằng chứng về sự tồn tại của nó chỉ là những tính toán dựa trên lý thuyết tương đối rộng, một lý thuyết vốn đã đáng ngờ? Tuy nhiên, vào năm 1963, nhà thiên văn học Maarten Schmidt đã đo được sự dịch chuyển về phía đỏ của một đối tượng sáng mờ tựa như sao theo hướng một nguồn phát sóng radio có tên là 3C273 (tức là số của nguồn là 273 trong catalo thứ 3 ở Cambridge). Ông thấy sự dịch chuyển này là quá lớn nếu xem nó do trường hấp dẫn gây ra: nếu đó là sự chuyển dịch về phía đỏ do trường hấp dẫn gây ra thì đối tượng đó phải rất nặng và ở gần chúng ta tới mức nó sẽ làm nhiễu động quỹ đạo của các hành tinh trong hệ mặt trời. Điều này gợi ý rằng sự dịch chuyển về phía đỏ là do sự giãn nở của vũ trụ và vì vậy đối tượng đó phải ở rất xa chúng ta, Để thấy được ở khoảng cách xa như thế, vật thể đó phải rất sáng hay nói cách khác phải phát ra một năng lượng cực lớn. Cơ chế duy nhất mà con người có thể nghĩ ra để sản ra một năng lượng lớn như thể là sự co lại do háp dẫn không phải chỉ của một ngôi sao mà của cả vùng trung tâm của một thiên hà. Nhiều đối tượng "tựa - sao" tương tự khác, hay nói cách khác là các quasar, cũng đã được phát hiện. Tất cả đều có dịch chuyển lớn về phía đỏ. Nhưng tất cả chúng đều ở quá xa khó quan sát để cho một bằng chứng quyết định về các lỗ đen.
Min längtan ej nån diamant, bara en linten kristall

nhân tiên, bác mod nào set title hộ em thành "Nhà thiên văn học tương lai" cái được không? Cho nó oai một tí
Min längtan ej nån diamant, bara en linten kristall

Rồi thì gió cũng sẽ cuốn đi
Tóc trên đầu và những chia ly

Bài này thật công phu !
Các bạn đọc có hiểu ra nhiều điều không ?
Riêng mình thì hình như đã đọc ở đau rồi !
Đè nghị tác giả cho biết nguồn để anh em tìm đọc nốt nào !
Vào đây để lớn lên trong sự thông thái, ra đi để phục vụ tốt hơn cho đất nước và đồng loại.

Bài này được tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau. Tài liệu được dùng có 60% là ở trong quyển "Lược sử thời gian" của S.Hawking, 30% là ở web site www.space.com, 8% là trên VTV2 và 2% còn lại là thông tin truyền mồm hoặc giả thuyết của... tác giả thefantasier

FINAL FANTASY! Something is never final...


Nothing is impossible with a Fantasier

Hay thật ! Cám ơn bác !
Em chẳng hiểu lắm nhưng đọc rất thích ![
Để em tìm tài liệu post bài nhé !