Khám phá mới về lỗ đen

Trong khi chạy các phương trình hiệu chỉnh trọng lực lượng tử cho sự hỗn độn của một lỗ đen, hai nhà vật lý đã vô tình nhận thấy các lỗ đen gây áp lực lên không gian xung quanh chúng.

Đó là một phát hiện phù hợp với dự đoán của Stephen Hawking cho rằng các lỗ đen phát ra bức xạ và không chỉ có nhiệt độ, mà còn từ từ co lại theo thời gian, trong trường hợp không có bồi tụ.

"Việc chúng tôi phát hiện ra lỗ đen Schwarzschild có áp suất cũng như nhiệt độ còn thú vị hơn vì đó là một điều hoàn toàn bất ngờ. Nếu bạn chỉ xem xét các lỗ đen trong thuyết tương đối rộng, người ta có thể chỉ ra rằng chúng có một điểm kỳ dị ở trung tâm nơi các định luật vật lý mà chúng ta biết chúng phải phá vỡ. Khi lý thuyết trường lượng tử được đưa vào thuyết tương đối rộng, chúng ta có thể tìm ra một mô tả mới về lỗ đen", nhà vật lý và thiên văn học Xavier Calmet của Đại học Sussex, Anh, cho biết.

Khi thực hiện khám phá của mình, Calmet và đồng nghiệp tại Đại học Sussex - nhà vật lý, thiên văn học Folkert Kuipers, đang thực hiện các phép tính sử dụng lý thuyết trường lượng tử để thử và thăm dò chân trời sự kiện của một lỗ đen.

Cụ thể, các nhà nghiên cứu đang cố gắng tìm hiểu những dao động ở chân trời sự kiện của một lỗ đen để điều chỉnh độ hỗn độn của nó, một thước đo về sự tiến triển từ trật tự đến rối loạn.

Trong khi thực hiện các phép tính này, Calmet và Kuipers liên tục gặp một con số bổ sung xuất hiện trong phương trình của họ, nhưng phải mất một lúc để họ nhận ra những gì họ đang thấy. Đó là áp suất.

Kuipers cho hay: "Khoảnh khắc nhận ra rằng kết quả bí ẩn trong các phương trình cho chúng tôi biết rằng lỗ đen mà mình đang nghiên cứu có áp lực".

Điều này có nghĩa là lỗ đen sẽ thu nhỏ lại, không phát triển. Phát hiện này phù hợp với dự đoán của Hawking, dù tại thời điểm này, không thể xác định áp suất âm liên quan đến bức xạ Hawking như thế nào, hoặc thậm chí nếu hai hiện tượng có liên quan với nhau hay không.

Điểm kỳ dị của lỗ đen được mô tả về mặt toán học là một điểm một chiều có mật độ cực cao; tại thời điểm đó, thuyết tương đối rộng bị phá vỡ nhưng trường hấp dẫn xung quanh nó chỉ có thể được mô tả theo phương pháp tương đối.

Theo thuyết tương đối rộng, thông tin biến mất ngoài lỗ đen có thể biến mất vĩnh viễn. Theo cơ học lượng tử, điều đó không thể xảy ra. Đây là nghịch lý thông tin lỗ đen và việc khám phá không-thời gian xung quanh lỗ đen bằng toán học có thể giúp giải quyết nó.

"Công việc của chúng tôi là một bước đi theo hướng này. Mặc dù áp suất tạo ra bởi lỗ đen mà chúng tôi đang nghiên cứu là rất nhỏ, nhưng việc nó hiện hữu mở ra nhiều khả năng mới, bao trùm cả nghiên cứu vật lý thiên văn, vật lý học và vật lý lượng tử", Calmet nhấn mạnh.