CHƯƠNG III : MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG TRONG VŨ TRỤ
4.1. Ảnh hưởng của Hố đen
Hình 4.1. Hình ảnh một Hố đen đang hoạt động.
Đây là hình ảnh một Hố đen đang hoạt động, nó đang xé nát một ngơi sao đang lạc đến q gần. Chất khí của ngơi sao bị vặn xoắn xung quanh Hố đen tạo thành một chiếc đĩa cực nóng hợp bởi các mảnh vụn của sao. Những gì Hố đen khơng thể nuốt, nó phun tro ra ngồi, những mảnh vụn của ngôi sao không bị nuốt, bắn vào không gian. Mặt Trời của chúng ta cũng có thể bị rơi vào hồn cảnh như vậy. Và Trái Đất của chúng ta (là một viên sỏi rất nhỏ so với hệ Mặt Trời) cũng khơng có cơ hội thốt khỏi nó.
Các nhà thiên văn học đã chú ý đến một ngôi sao thuộc Dải Ngân hà, đang xoay quanh một Hố đen với tốc độ khủng khiếp, chỉ mất 2,5 giờ là hồn tất vịng quay của nó. Hố đen trong trường hợp này là MAXI J1659-152, có khối lượng to
SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 69 gấp ít nhất 3 lần Mặt Trời. Trong khi đó, ngơi sao trên thuộc dạng sao lùn đỏ, với trọng lượng bằng 1/5 Mặt Trời và cách Hố đen khoảng 1 triệu km.
Hình 4.2. Hệ sao – Hố đen được phát hiện tại Dải Ngân hà. theo Space.com dẫn tuyên bố của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA).
Ngôi sao đồng hành đang xoay xung quanh Hố đen với tốc độ kinh hoàng, gần gấp 20 lần tốc độ Trái Đất quay quanh Mặt Trời. Do ngôi sao sáng hơn, và phải di chuyển với tốc độ 2 triệu km/giờ, nó đã trở thành ngơi sao quay nhanh nhất từng được phát hiện, còn bản thân Hố đen chỉ di chuyển ở vận tốc 150.000 km/giờ. Kỉ lục trước đó là sao Swift J1753.5-0127, mất 3,2 giờ hoàn tất quỹ đạo quanh Hố đen của nó.
Điều đầu tiên ta có thể khẳng định là Mặt Trời cùng các ngôi sao nhỏ trong Dải Ngân hà của chúng ta sẽ không thể trở thành một Hố đen. Bởi chỉ những ngôi sao rất lớn, với khối lượng gấp 10-15 lần khối lượng Mặt Trời mới có thể tạo nên một Hố đen. Khi những ngôi sao này tiêu thụ hết nguồn năng lượng nhiệt hạch bên trong, lực hấp dẫn sẽ làm nó sụp đổ và kéo mọi vật chất vào tâm. Khi một
SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 70 khối lượng vô cùng lớn bị nén lại trong một vùng khơng gian hẹp nó sẽ tạo nên một lực hấp dẫn lớn đến mức ánh sáng cũng khơng thể thốt ra, và đó chính là Hố đen vũ trụ. Mặt Trời và các hành tinh trong Dải Ngân hà khơng có khối lượng đủ lớn, nên nếu chúng có bị sụp đổ thì cũng chỉ tạo thành những ngôi sao neutron hoặc sao lùn trắng.
Tuy nhiên khơng phải là khơng có khả năng một Hố đen xuất hiện gần hệ Mặt Trời của chúng ta. Các nhà khoa học đã đặt ra 2 giả thiết có thể xảy ra. Giả thiết đầu tiên là việc một Hố đen được hình thành trong Dải Ngân hà của chúng ta mà không phải từ một ngôi sao chết. Trong một vùng khơng gian nào đó, nhiều ngơi sao nhỏ bị hút và đặc lại trong một vùng hẹp, tạo nên một khối lượng rất lớn và có thể tiếp tục hút những ngôi sao khác. Đến khi đạt một khối lượng nhất định, chúng sẽ tự tạo thành một Hố đen với kích thước trung bình.
Giả thiết thứ hai là một Hố đen "lang thang" trong vũ trụ, đây cũng là giả thiết về những Hố đen "siêu khổng lồ". Được hình thành như những Hố đen bình thường, nhưng chúng ln di chuyển do lực hấp dẫn của những Hố đen khác hoặc do sự giãn nở của vũ trụ. Trên đường đi chúng tiếp tục "ăn" những ngôi sao nhỏ và tăng khối lượng của mình, từ đó tạo nên những Hố đen có kích thước siêu lớn. Tuy nhiên vũ trụ là vô cùng rộng lớn, nên khả năng một Hố đen như vậy đi ngang qua Hệ Mặt Trời của chúng ta là rất nhỏ, cũng có thể là trong vài tỉ năm tới.
*Điều gì sẽ xảy ra nếu Hố đen gần Hệ Mặt Trời?
Nếu một Hố đen thật sự xuất hiện gần Hệ Mặt Trời thì điều đầu tiên chúng ta có thể cảm nhận đó chính là sự thay đổi quỹ đạo của các hành tinh, mà đặc biệt là Hải Vương tinh (hành tinh xa nhất trong Hệ Mặt Trời). Như chúng ta biết Hố đen có lực hấp dẫn rất lớn, tuy nhiên nó chỉ có tác dụng bên trong mặt biên của Hố đen (hay còn gọi là chân trời sự kiện), cịn bên ngồi chân trời sự kiện thì lực hấp dẫn của Hố đen chỉ giống như một ngơi sao bình thường. Chỉ có điều khối lượng
SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 71 của Hố đen là vơ cùng lớn, đồng nghĩa với lực hấp dẫn có thể lớn gấp nhiều lần so với Mặt Trời, do đó gây ra ảnh hưởng không nhỏ đến sự chuyển động của các hành tinh gần nó.
Một Hố đen loại nhỏ, cỡ 10 lần khối lượng Mặt Trời với tốc độ di chuyển 1 phần nghìn tốc độ ánh sáng, ở khoảng cách 1 năm ánh sáng có thể làm Hải Vương tinh bị lệch khỏi quỹ đạo quay của mình. Tuy nhiên với một Hố đen ở khoảng cách như vậy sẽ mất khoảng 1000 năm nữa để nó đến Trái Đất, và chúng ta vẫn có thời gian để chuẩn bị, như việc xây những con tàu vũ trụ cùng các trạm không gian chẳng hạn.
Sau đó Hố đen có thể đến gần vành đai của Hệ Mặt Trời hơn, trong một vùng khơng gian đầy bụi khí và thiên thạch khổng lồ, được gọi là đám mây tinh vân Oort. Đa phần các sao chổi trong Hệ Mặt Trời được tạo thành từ đám mây Oort này. Lực hấp dẫn của Hố đen có thể làm thay đổi quỹ đạo của những sao chổi này, giống như 1 máy bắn bóng tennis. Nó sẽ bắn một số lượng sao chổi đáng kể vào Hệ Mặt Trời cũng như Trái Đất của chúng ta. Và lúc này chúng ta có thể chứng kiến những trận mưa sao chổi trên bầu trời, tuy nhiên hiện tượng kỳ lạ này cũng báo biệu một điều gì đó nghiêm trọng đang xảy ra.
Nếu các Hố đen tiếp tục di chuyển vào bên trong Hệ Mặt Trời, quỹ đạo của các hành tinh sẽ tiếp tục bị phá vỡ và có thể bị hút vào Hố đen. Sao Mộc (hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời) có thể là nạn nhân đầu tiên, do khối lượng của nó rất lớn nên lực hấp dẫn giữa nó và Hố đen cũng lớn hơn rất nhiều. Hố đen sẽ kéo khí từ sao Mộc, tạo thành một đĩa sáng của khí xốy nóng. Mặc dù thực tế rằng Sao Mộc có kích thước lớn hơn Hố đen hàng ngàn lần, nhưng Hố đen lại có khối lượng lớn hơn hàng ngàn lần so với sao Mộc nên dễ dàng chiến thắng.
SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 72
Hình 4.3. Minh họa Sao Mộc sẽ bị Hố đen nghiền nát.
Sao Mộc sẽ bị nghiền nát thành từng mảnh một khi đã đi qua chân trời sự kiện, đồng thời nó sẽ phát ra những bức xạ gamma vô cùng mãnh liệt. Sự bùng phát tia
gamma này sẽ làm suy giảm tầng ozon của Trái Đất. Sự xáo trộn của tầng ozone cho phép tia cực tím lọt xuống bề mặt Trái Đất, gây nên sự biến đổi gen ở sinh vật,
tàn phá lưới thức ăn và ảnh hưởng đến sức khỏe con người cũng như môi trường. Do khối lượng của Trái Đất nhỏ hơn nên có thể khơng bị hút vào Hố đen, nếu như nó khơng di chuyển lại gần Trái Đất. Tuy nhiên lực hấp dẫn sẽ làm thay đổi quỹ đạo của Trái Đất, có thể ra xa hay lại gần Mặt Trời hơn làm cho thời tiết và khí hậu thay đổi bất thường. Đồng thời gây ra những trận động đất, núi lửa và sóng thần khủng khiếp có thể quét sạch sự sống trên Trái Đất. Tồi tệ hơn nữa, Trái Đất có thể bị ném thẳng vào Mặt Trời hay bị văng vào không gian trên một quỹ đạo vô định.
SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 73