Minh họa một hố đen đang nuốt chửng Trái đất. (Ảnh: Flickr/@hipydeus)

Bên trong hố đen là gì? Liệu Trái đất có thể bị một hố đen nuốt chửng không?

Hố đen là một vùng không gian nơi vật chất đậm đặc đến mức lực hấp dẫn của nó sẽ không cho phép bất cứ thứ gì thoát ra ngoài – kể cả ánh sáng. Thời gian dừng lại ở rìa của hố đen, và trung tâm của nó có thể ẩn chứa một điểm vật chất có thể tích nhỏ vô hạn với mật độ lớn vô hạn, nơi mọi định luật vật lý đều bị phá vỡ.

Bên trong hố đen là gì?

Chúng ta hiện nay mới hiểu về những gì xảy ra bên ngoài hố đen khi một vật thể tiếp cận gần chân trời sự kiện của nó, giới hạn mà một vật đi qua thì nó sẽ không thể quay trở lại. Đường chân trời sự kiện là nơi bạn phải đi nhanh hơn ánh sáng để thoát khỏi lực hấp dẫn của hố đen.

Bên trong chân trời sự kiện là nơi các đặc tính vật lý trở nên điên rồ. Các tính toán cho thấy kết cấu của không thời gian bên trong một hố đen hoàn toàn phụ thuộc vào lịch sử của hố đen đó. Nó có thể hỗn loạn, xoắn, hoặc có hình dạng nào đó khác.

Theo lý thuyết, bên trong của một hố đen có một thứ gọi là điểm kỳ dị. Đây là nơi mà tất cả vật chất trong một hố đen bị nghiền nát. Một số người nói về nó như một điểm có mật độ vô hạn ở trung tâm của hố đen, nhưng điều đó có lẽ là sai. Thực ra, đó chỉ là những gì vật lý cổ điển cho chúng ta biết, nhưng điểm kỳ dị cũng là nơi vật lý cổ điển bị phá vỡ, vì vậy chúng ta không nên tin tưởng mô tả đó.

Trong một trường hợp toán học rất cụ thể, điểm kỳ dị trong một hố đen quay có hình dạng là một vòng tròn chứ không phải một điểm. Nhưng tình huống toán học đó sẽ không tồn tại trong thực tế. Những người khác nói rằng điểm kỳ dị thực ra là toàn bộ bề mặt không thời gian bên trong chân trời sự kiện. Chúng ta hiện vẫn không biết đó là gì. Có thể là các điểm kỳ dị thậm chí không tồn tại trong các hố đen thực sự.

Liệu Trái đất có thể bị một hố đen nuốt chửng không?

Hố đen sở hữu sức mạnh đáng sợ, có thể nuốt chửng bất cứ thứ gì không may mắn lọt vào trong tầm tác dụng của chúng. Không có gì ngạc nhiên khi những vực thẳm vũ trụ này đã trở thành một trong những ý tưởng nổi bật trong các bộ phim khoa học viễn tưởng kể từ khi thuật ngữ “hố đen” được đặt ra vào năm 1964.

Bất chấp các mô tả đáng sợ về chúng, không có lý do gì để chúng ta lo sợ rằng: các hố đen sẽ nuốt chửng Trái đất cũng như Vũ trụ. Rất khó có khả năng Trái đất rơi vào bên trong một hố đen.

Điều này là do ở khoảng cách xa, lực hấp dẫn của một hố đen cũng giống như một ngôi sao có cùng khối lượng.

Việc thay thế Mặt trời bằng một hố đen có cùng khối lượng sẽ không làm thay đổi quỹ đạo của các hành tinh trong hệ Mặt trời. (Ảnh: Pixabay)

Chẳng hạn, nếu chúng ta thay thế Mặt trời bằng một hố đen có cùng khối lượng, thì Trái đất và phần còn lại của các hành tinh sẽ tiếp tục di chuyển cùng một cách giống hệt như trước kia, bởi vì không có sự thay đổi rõ ràng nào trong lực hấp dẫn tác động lên chúng.

Tuy nhiên, nếu Mặt trời của chúng ta bị thay thế bởi một hố đen, hệ Mặt trời của chúng ta sẽ trở nên rất tối và lạnh.

Cách duy nhất để Trái đất có thể bị hố đen nuốt chửng là nếu hành tinh của chúng ta tình cờ đi lạc qua chân trời sự kiện của hố đen lang thang.

Đó là điều sẽ không sớm xảy ra và có thể sẽ không bao giờ xảy ra.

Hố đen được hình thành như thế nào?

Các hố đen thường được tạo thành từ những ngôi sao rất lớn. Khi hết nhiên liệu vào cuối cuộc đời, các ngôi sao này sẽ suy sụp một cách thảm khốc và không thể ngăn cản. Sau đó, những cái giếng trong không thời gian – hố đen – sẽ được hình thành. Nếu khối lượng của một ngôi sao không đủ lớn, thì vật chất tạo ra ngôi sao có thể ngăn nó sụp đổ và tạo thành một ngôi sao sắp chết gần như không phát ra ánh sáng: sao lùn trắng hoặc sao neutron.

Sự khác biệt giữa các hố đen là kích thước của chúng. Các hố đen được tạo thành từ những ngôi sao có khối lượng tương đương với khối lượng của Mặt trời thì có bán kính hàng chục hoặc hàng trăm km. Những hố đen có khối lượng lên tới hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ lần khối lượng của Mặt trời là những hố đen siêu lớn ở lõi của các thiên hà.

Minh họa về một hố đen siêu khối lượng (Ảnh: maxpixel)

Hố đen lớn nhất được biết tới hiện nay là chuẩn tinh TON 618 có khối lượng gấp 66 tỷ lần Mặt Trời. Kích thước đồ sộ của TON 618 khiến giới nghiên cứu băn khoăn có bất kỳ hố đen nào lớn hơn tồn tại hay không. Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học quốc tế gọi hố đen lớn hơn 100 tỷ lần khối lượng Mặt Trời là “hố đen to lớn vô cùng” (SLAB). Theo Florian Kühnel, nhà vũ trụ học ở Đại học Ludwig Maximilian tại Munich, Đức, về lý thuyết, những hố đen như vậy có thể tồn tại.

Cũng có thể có các hố đen trung bình, có khối lượng gấp hàng trăm nghìn lần khối lượng Mặt trời, và các hố đen sơ khai được hình thành vào thời kỳ đầu của vũ trụ, và khối lượng của chúng có thể rất nhỏ.

Văn Thiện