Bức xạ Hawking - một ẩn số vũ trụ khoa học vẫn chưa thể chứng minh

Hố đen tưởng như nuốt mọi thứ, nhưng một hiệu ứng lượng tử nổi tiếng lại dự đoán chúng có thể từ từ “bốc hơi”.

Năm 1974, nhà vật lý Stephen Hawking đưa ra một kết luận gây chấn động: hố đen không hoàn toàn "đen". Do các hiệu ứng lượng tử gần chân trời sự kiện, hố đen có thể phát ra bức xạ có tính chất nhiệt, ngày nay gọi là bức xạ Hawking. Theo lý thuyết, quá trình này khiến hố đen mất năng lượng và khối lượng, cuối cùng có thể bay hơi hoàn toàn.

Ảnh: astronomy

Nhưng câu hỏi quan trọng là: chúng ta đã thực sự nhìn thấy bức xạ Hawking chưa?

Câu trả lời hiện nay là chưa – ít nhất không phải từ một hố đen thiên văn thực sự.

Đây chính là điểm khiến bức xạ Hawking trở thành một trong những dự đoán hấp dẫn nhưng khó kiểm chứng nhất của vật lý hiện đại. Hố đen có khối lượng càng lớn thì nhiệt độ Hawking càng thấp. Với những hố đen hình thành từ sao hoặc lớn hơn nữa, bức xạ dự đoán cực kỳ yếu, bị lấn át bởi nhiều nguồn bức xạ khác trong môi trường vũ trụ. NASA cũng lưu ý rằng những hố đen quen thuộc sẽ mất thời gian dài đến mức khó tưởng tượng mới bốc hơi đáng kể.

Ảnh: cosmoxblog

Một cách phổ biến để hình dung hiện tượng này là các cặp hạt lượng tử xuất hiện gần chân trời sự kiện. Một hạt có thể rơi vào hố đen trong khi hạt kia thoát ra ngoài, khiến người quan sát bên ngoài nhận được một dòng bức xạ. Tuy nhiên, đây chỉ là một hình ảnh trực quan hóa. Cơ chế toán học thực sự của bức xạ Hawking phức tạp hơn nhiều và không nên hiểu đơn giản rằng các cặp “hạt ảo” cứ liên tục được tạo ra rồi một hạt bị hút vào.

Dù chưa quan sát được hố đen thật phát ra bức xạ Hawking, các nhà vật lý đã tạo ra những “hố đen tương tự” trong phòng thí nghiệm. Chúng sử dụng các hệ thống như chất lỏng, vật liệu ngưng tụ hoặc sợi quang để mô phỏng một “chân trời” mà sóng hoặc ánh sáng không thể đi ngược lại. Những thí nghiệm này đã quan sát các hiện tượng tương tự bức xạ Hawking.

Ảnh: slideserve

Đáng chú ý, trong năm 2026, một nghiên cứu trên Nature Communications đã báo cáo phép đo bức xạ Hawking tương tự được kích thích bởi một photon đơn trong hệ thống sợi quang. Một nghiên cứu khác trên Nature cũng cung cấp bằng chứng thực nghiệm và lý thuyết về cơ chế tạo ra hiệu ứng Hawking trong một mô hình quang học.

Nhưng cần nhấn mạnh: đây vẫn không phải bằng chứng trực tiếp rằng một hố đen ngoài vũ trụ đang phát bức xạ Hawking. Các hệ thống phòng thí nghiệm chỉ tái tạo những đặc điểm toán học và vật lý tương tự của chân trời sự kiện.

Vì vậy, tính đến nay, bức xạ Hawking vẫn đứng ở một vị trí kỳ lạ: một dự đoán lý thuyết có nền tảng rất sâu, được hỗ trợ bởi nhiều thí nghiệm tương tự, nhưng chưa được phát hiện trực tiếp từ một hố đen thật.

Nếu một ngày các nhà thiên văn thực sự bắt được tín hiệu ấy, đó sẽ không chỉ là việc xác nhận một dự đoán của Hawking. Nó sẽ là một bằng chứng hiếm hoi cho thấy cơ học lượng tử và hấp dẫn có thể cùng xuất hiện trong một trong những môi trường cực đoan nhất của Vũ trụ.

Giống cừu kỳ lạ với bốn sừng cong đối xứng và gần như không có đuôi

Phát hiện nước gần hố đen ở trung tâm dải Ngân hà

Các nhà thiên văn học đã phát hiện bụi và nước ở vị trí đáng ngạc nhiên gần hố đen Sagittarius A*, ở trung tâm của Dải Ngân hà, nơi cực kỳ khắc nghiệt.

Mặc dù các nhà thiên văn học đã từng phát hiện nước gần các ngôi sao khác trước đây, nhưng đây là lần đầu tiên nước được tìm thấy ở vị trí gần hố đen siêu khối lượng của Dải Ngân hà, được biết đến với tên gọi Sagittarius A*.

9ykyfpey8kp7pqsujgyptb-1024-80png.jpg
Vùng hỗn loạn bao quanh một ngôi sao đang chết gần hố đen trung tâm của thiên hà Milky Way. Ảnh:ESA/Webb, NASA & CSA

Kính thiên văn lớn nhất thế giới đang được xây dựng gây choáng ngợp

Một “con mắt” khổng lồ đang mọc lên giữa sa mạc Chile, hứa hẹn nhìn sâu hơn vào những thế giới xa xôi của vũ trụ.

Trên đỉnh Cerro Armazones, giữa sa mạc Atacama khô cằn của Chile, Đài quan sát Nam Âu đang xây dựng Kính thiên văn Cực lớn (Extremely Large Telescope - ELT) – kính thiên văn quang học và hồng ngoại lớn nhất thế giới khi hoàn thành. Công trình nằm ở độ cao hơn 3.000m, một trong những địa điểm quan sát thiên văn lý tưởng nhất Trái Đất. Khu vực này có hơn 320 đêm trời quang mỗi năm và rất ít ô nhiễm ánh sáng.

Radio thiên văn thay đổi cách con người khám phá vũ trụ ra sao?

Radio thiên văn đã mở ra một "đôi tai" khổng lồ giúp nhân loại lắng nghe vũ trụ theo cách mà mắt người không bao giờ làm được.

Khi ngước nhìn bầu trời, chúng ta thường nghĩ đến những kính thiên văn quang học ghi lại ánh sáng từ các vì sao. Thế nhưng, vũ trụ còn phát ra vô số sóng vô tuyến mà mắt người hoàn toàn không thể nhìn thấy. Chính radio thiên văn là ngành khoa học chuyên thu nhận những tín hiệu ấy, mở ra một góc nhìn hoàn toàn mới về vũ trụ và dẫn đến nhiều khám phá làm thay đổi hiểu biết của con người.

Đọc nhiều nhất

Tin mới