Nghiên cứu về siêu hố đen đoạt giải Nobel Vật lý 2020

Giải thưởng Nobel Vật lý danh giá năm nay được Viện Hàn lâm Khoa học Thụy Điển trao một nửa cho Roger Penrose, giáo sư ở Đại học Oxford, Anh. Một nửa còn lại thuộc về Reinhard Genzel, nhà vật lý thiên văn ở Viện Vật lý ngoài hành tinh Max Planck, Đại học California, Berkeley, cùng cộng sự Andrea Ghez, nhà thiên văn học ở Đại học California, Los Angeles, Mỹ với nghiên cứu về hố đen siêu khối lượng.

Roger Penrose chứng minh thuyết tương đối tổng quát dẫn tới sự hình thành của hố đen. Reinhard Genzel và Andrea Ghez phát hiện vật thể vô hình siêu nặng chi phối quỹ đạo của những ngôi sao ở trung tâm dải Ngân Hà là bằng chứng cho sự tồn tại của một hố đen siêu khối lượng.

Roger Penrose sử dụng các phương pháp toán học nhằm chứng minh hố đen là kết quả trực tiếp từ thuyết tương đối tổng quát của Albert Einstein. Bản thân Einstein không tin hố đen thực sự tồn tại. Những vật thể siêu nặng này "nuốt chửng" mọi thứ tới gần chúng và không gì có thể thoát ra, bao gồm cả ánh sáng.

Tháng 1/1965, 10 năm sau khi Einstein qua đời, Roger Penrose chỉ ra hố đen thực sự có thể hình thành và mô tả chi tiết về chúng. Ở trung tâm, hố đen chứa điểm kỳ dị mà tại đó, mọi quy luật tự nhiên đã biết đều không thể áp dụng. Nghiên cứu đột phá của ông vẫn được coi là một trong những đóng góp quan trọng nhất vào thuyết tương đối tổng quát của Einstein.

Reinhard Genzel và Andrea Ghez đứng đầu nhóm các nhà thiên văn học tập trung nghiên cứu một khu vực gọi là Sagittarius A* ở trung tâm dải Ngân Hà. Họ lập bản đồ quỹ đạo của những ngôi sao sáng nhất ở gần trung tâm dải Ngân Hà nhất với độ chính xác ngày càng tăng. Kết quả đo đạc của hai nhóm nghiên cứu đều cho thấy có một vật thể vô hình cực nặng đang hút các ngôi sao, khiến chúng quay với tốc độ siêu nhanh. Họ nhận thấy khu vực không lớn hơn hệ Mặt Trời này có khối lượng gấp khoảng 4 triệu lần ngôi sao của chúng ta.

Sử dụng những kính viễn vọng lớn nhất thế giới, Genzel và Ghez phát triển phương pháp để nhìn xuyên qua các đám mây khí và bụi liên sao tới trung tâm dải Ngân Hà. Vượt qua giới hạn về công nghệ, họ cải tiến nhiều kỹ thuật mới để xử lý biến dạng do khí quyển Trái Đất gây ra, xây dựng thiết bị độc đáo và thực hiện nghiên cứu dài hạn. Công trình tiên phong của họ mang lại bằng chứng thuyết phục nhất về hố đen siêu khối lượng ở chính giữa dải Ngân Hà.

"Phát hiện của các học giả năm nay mở ra nền tảng mới trong nghiên cứu về những vật thể đặc và siêu nặng. Đó không chỉ là câu hỏi về cấu trúc bên trong của chúng mà cả về cách kiểm tra thuyết tương đối trong những điều kiện cực hạn ở sát hố đen", David Haviland, chủ tịch Hội đồng Nobel Vật lý chia sẻ.