Làm thế nào để phát hiện ra lỗ đen?

Lực hấp dẫn của lỗ đen cực mạnh, mạnh đến mức không một vật thể nào, kể cả ánh sáng, có thể thoát ra ngoài. Vậy làm thế nào giới thiên văn học có thể phát hiện ra lỗ đen?

Nói chính xác, các nhà nghiên cứu thiên văn không trực tiếp phát hiện lỗ đen, mà chỉ phát hiện các vật thể xung quanh lỗ đen. Lực hấp dẫn của lỗ đen ảnh hưởng đến sự vận động của những vật thể ở gần nó. Khi nhìn thấy một ngôi sao bay quanh một vật gì đó mà họ không nhìn thấy được, rất có thể đó là một lỗ đen hoặc một ngôi sao neutron, tức xác siêu đặc của một ngôi sao.

Giới nghiên cứu thiên văn học có thể tìm ra lỗ đen bằng cách đo khối lượng và tốc độ của ngôi sao. Phương pháp này còn được áp dụng để phát hiện các siêu lỗ đen ẩn náu tại tâm nhiều thiên hà, trong đó có dải Ngân Hà của chính chúng ta. Trong dải Ngân Hà, họ quan sát thấy nhiều sao và khí gas chuyển động với tốc độ cực lớn ở gần tâm. Hiện tượng này cho thấy sự xuất hiện của một vật thể nặng gấp hàng triệu lần Mặt trời nhưng lại chỉ có đường kính khoảng mười ngày ánh sáng, tương đương với khoảng cách từ Mặt trời đến Diêm Vương tinh. Đó chính là lỗ đen.

Quan sát bằng kính thiên văn vô tuyến và tia X trên Trái đất cho thấy tại chính tâm Ngân Hà có một nguồn năng lượng cực mạnh tên là SagittariusA. Rất có khả năng chính nó là lỗ đen đã được đề cập ở trên. Gần đây, giả thuyết này được giới khoa học nhiệt tình ủng hộ, vì họ nhìn thấy một ngôi sao ở cách SagittariusA tới 17 giờ ánh sáng nhưng lại bay với vận tốc 5.000 km/s.

Một bằng chứng nữa cho sự hiện diện của siêu lỗ đen tại tâm thiên hà chính là chuẩn tinh, vật thể sáng nhất trong vũ trụ. Để giải thích lượng năng lượng khổng lồ mà chuẩn tinh phát ra, các nhà thiên văn học lại phải viện đến lỗ đen: trước khi bị lỗ đen hút mất, vật chất nóng lên và tỏa hết năng lượng ra ngoài. Khoa học gọi đây là hiện tượng “trút hơi thở cuối cùng”. Như vậy, chuẩn tinh được tạo ra bởi các lỗ đen có khối lượng lớn hơn Mặt trời hàng tỉ lần.