Phát hiện sóng hấp dẫn mới từ hai hố đen va chạm

Trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Physical Review Letter, các nhà khoa học của Trạm quan sát Sóng hấp dẫn bằng tia Laser giao thoa (LIGO) cho biết họ đã ghi nhận tín hiệu sóng hấp dẫn mới phát ra từ vụ sáp nhập hai hố đen, Los Angeles Times ngày 1-6 đưa tin.

Đồ họa hai hố đen sáp nhập. Ảnh: LIGO

Tín hiệu sóng hấp dẫn mới có tên GW170104, được LIGO phát hiện sáng sớm ngày 4-1, sinh ra khi hai hố đen quay hướng vào nhau và cuối cùng sáp nhập làm một.

GW170104 phát ra từ vụ sáp nhập hố đen cách Trái Đất 3 tỉ năm ánh sáng, xa hơn rất nhiều so với hai tín hiệu sóng hấp dẫn mà LIGO phát hiện trước đây.

Kết quả của vụ sáp nhập là một hố đen mới, nặng tương đương 48,7 Mặt Trời, được sinh ra. Hai hố đen trong vụ va chạm lần lượt có khối lượng tương đương 31,2 và 19,4 Mặt Trời. Phần khối lượng mất đi được chuyển hóa thành sóng hấp dẫn.

Hố đen mới được coi là có khối lượng trung bình so với hố đen hình thành từ hai vụ sáp nhập trước đó. Các nhà khoa học cho rằng các hố đen tầm trung đang dần trở nên phổ biến. "Phát hiện rõ ràng chứng minh sự tồn tại của nhóm hố đen chưa được biết đến trước khi được LIGO phát hiện", tiến sĩ Bangalore Sathyaprakash, thành viên hợp tác của LIGO, nói.

Phần lớn hố đen sinh ra từ một ngôi sao chết, nhẹ hơn đáng kể so với hố đen mới được phát hiện. Một số hố đen khác siêu lớn, nặng tương đương hàng triệu tới hàng tỷ khối lượng Mặt Trời, nằm ở trung tâm của các thiên hà.

Trong hai vụ sáp nhập hố đen trước đây, các hố đen quay cùng chiều với trục quỹ đạo của chúng giống như hai người đang khiêu vũ nhịp nhàng. Tuy nhiên, tín hiệu sóng hấp dẫn từ vụ sáp nhập thứ ba cho thấy hai hố đen không quay trên cùng một trục, cho thấy chúng chỉ song hành ở giai đoạn cuối của vòng đời.

Phát hiện cũng cho phép các nhà khoa học nghiên cứu giới hạn trong thuyết tương đối của Albert Einstein thông qua việc nghiên cứu khả năng sóng hấp dẫn bị tán xạ. Einstein dự đoán về sự tồn tại của sóng hấp dẫn hơn một thế kỷ trước, cho rằng sóng hấp dẫn không bị tán xạ như ánh sáng. Đo đạc của LIGO chưa xung khắc với kết luận của Einstein.

Phát hiện về sóng hấp dẫn mới này cũng biến công trình của LIGO từ nghiên cứu các hiện tượng đơn lẻ trong vũ trụ thành nghiên cứu có tính hệ thống về các hố đen trong vũ trụ. Phát hiện cũng chỉ ra tính đa dạng của các hố đen này.

Năm 2016, LIGO tuyên bố phát hiện tín hiệu sóng hấp do hai hố đen va đập vào nhau. Vụ va chạm thứ hai diễn ra không lâu sau đó. Bằng cách nghiên cứu sự biến dạng trong không gian và thời gian, các nhà khoa học "nghe" được những hiện tượng như hố đen sáp nhập.