Các lỗ đen được xem như một loại xác chết của các vì sao không lồ. Chúng có tỷ trọng vô cùng lớn đến nỗi chúng thu hút hết mọi thứ, ngay cả ánh sáng do sự hấp dẫn trọng lực 

Lỗ đen có khối lượng vô cùng lớn nên hút những vật nào đi ngang qua nó. Mọi vật đều hấp dẫn nhau và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. Giống như chúng ta bị hút vào quả đất vậy. Tại sao khi ta tung viên đá lên không trung, viên đá  rơi lên mặt đất mà trái đất không rơi lên viên đá? Là vì trái đất có khối lượng quá lớn so với viên đá nên sức hấp dẫn trọng trường quá lớn so với viên đá. Lỗ đen cũng vậy. Khối lượng của nó quá lớn nên nó sẽ hút mọi vật vì vật nào cũng nhẹ hơn nó. Trừ trường hợp nó gặp bạn đồng hành tương đương như sao neutron (hay pulsar) 

Không ai có thể thấy lỗ đen vì như cái tên của nó, chúng nó có màu đen bởi không một ánh sáng nào có thể thoát ra khi chạm vào nó. Tất cả mọi vật khi vào trong lỗ đen đều trở nên vô cùng đặc chắc nịch. Thí dụ như  nếu trái đất rơi vào trong một lỗ đen, nó sẽ bị bóp nén và bị biến nhỏ bằng một hòn bi đường kính 2cm.

Lỗ đen có thể có dạng này, bời vì ánh sáng bị lệch do  lực hút của lỗ đen. Thực tế thì nó tạo thành một lỗ thực thụ

I) Cách hình thành một lỗ đen:

Theo các nhà khoa học thì lỗ đen có thể được hình thành bằng những cách khác nhau

1) Từ cái chết của một ngôi sao:

Sự tạo thành lỗ đen từ cái chết của một ngôi sao được thực hiện qua nhiều giai đoạn. Trong biểu đồ tổ chức dưới đây, ta có thể nhận xét được mọi khả năng để một ngôi sao có thể có đời sống của nó.

Các lỗ đen được cấu tạo sau khi đời sống của các ngôi sao chấm dứt. Khi một ngôi sao không còn sống bình thường nữa, nó sẽ tìm cách tự thu hút vào trung tâm của nó. Cũng như trái đất tự nén chặt hướng vào trong nhân. Nhưng ngôi sao thì kháng cự được một thời gian sự thu hút này bằng cách đốt những loại khí. Sự đốt cháy này được thực hiện nơi trung tâm của ngôi sao, và nhiệt độ có thể lên đến 50 triệu độ Celcius.

Ở nhiệt độ này, những phản ứng hạch tâm xảy ra cho tới một lúc nào đó sẽ không còn đủ chất đốt cần thiết để tiếp tục có những phản ứng hạch tâm thì ngôi sao phồng vô cùng to lớn để trở thành cái mà người ta gọi là Ngôi sao Ðỏ khổng lồ

Sau quá trình này, ngôi sao có 3 khả năng, tùy thuộc vào khối lượng nó có được:

 1) Nó có thể trở thành Sao Lùn Trắng  nếu khối lượng của nó nhỏ hơn 1,4 lần khối lượng của mặt Trời của chúng ta. 

2) Nếu ngôi sao có khối lượng cao hơn, dưới 3,2 lần của khối lượng mặt trời thì nó trở thành Sao neutron 

 3) Nếu khối lượng cao hơn 3,2 khối lượng mặt trời thì nó bị biến thành lỗ đen.

Một ngôi sao có khối lượng đủ lớn để tạo thành một lỗ đen là khi nó không còn chất đốt để giúp nó không tự hút vào trung tâm của nó. Do vậy mà ngôi sao tự hút vào trung tâm của nó vô tận, có nghĩa là nó sẽ không bao giờ ngừng tự hút vô trung tâm của nó để tạo thành một lỗ đen và nó thu hút theo bất cứ vật gì gần nó, ngay cả ánh sáng và những lỗ đen nhẹ hơn nó để tạo thành một lỗ đen nặng hơn to hơn và có sức hút luôn luôn mạnh hơn

2) Từ những cách khác: 

Có thuyết cho rằng có những lỗ đen trong mỗi trung tâm của một Thiên hà. Hình ảnh này là Thiên hà Andromède có thể có một lỗ đen trong trung tâm của nó. Những lỗ đen này có thể đã được tạo thành bằng những cách khác nhau. 

a) Cách thứ nhất có thể trong số những lỗ đen đó đã xuất hiện ít lâu sau sự hình thành Vũ trụ của chúng ta.

b) Cách thứ hai có thể có là nơi Thiên hà có một đám sao bị hút và đặc lại thành khối nhỏ, tạo một khối lượng rất lớn có thể hút các vì tinh tú khác. Sau khi đám sao đó có khối lượng đủ lớn so với thể tích nhỏ của chúng, đám sao đó trở thành một lỗ đen

3) Cách thăm dò một lỗ đen

Vì mọi ánh sáng ngang qua lỗ đen đều bị hút nên không chúng ta khó có thể thấy được chúng. Tuy nhiên ta có thể nhìn những hiện tượng mà một lỗ đen gây ra cho những vật chung quanh nó. 

 4 phương cách để dò ra lỗ đen:

Ta không thể nhìn thấy một lỗ đen. Nhưng ta có thể nghi ngờ sự hiện diện của nó. Năm 1971, vệ tinh của Mỹ đang khảo cứu về tia X thì bắt gặp sự hiện diện của một lỗ đen trong chòm sao Thiên nga có một khối lượng lớn bằng 10 lần khối lượng Mặt Trời.

Những phần tử bụi bị hút bởi lỗ đen quay thật nhanh quanh nó và nóng quá mức nên phát ra tia X và được nhận bởi các viễn vọng kính đặt ở ngoài bầu không khí của quả đất.. .

Các phần tử bụi quay quanh lỗ đen hay sao neutron  đều phát ra tia X nhưng có nhiều may mắn gặp lỗ đen hơn

Ta cũng có thể nhận ra khi một lỗ đen nằm giữa quả đất và ngôi sao. Lỗ đen tác động như một thấu kính. Ánh sáng sẽ khúc xạ hướng về quả đất và trở nên sáng hơn. Người ta có thể kết luận lỗ đen nằm giữa trái đất và ngôi sao đó.

Ta cũng có thể thăm dò ra được nó bằng cách tính khối lượng của một số vùng trong không gian: nếu ta bắt gặp một vùng nhỏ màu đen khối lượng rất lớn thì nơi đó có thể tìm thấy lỗ đen..

LIÊN HỆ GIỮA SỰ NỔ VÀ LỖ ÐEN

Một nhóm nghiên cứu Vật lý Thiên văn, nhờ đài Thiên văn Hubble của Mỹ, đã có thể thiết lập mối liên hệ giữa những lỗ đen và sự nổ của những ngôi sao khổng lồ, những supernova (ngôi sao mới thật sáng)

Phần phụ thêm trích từ vnExpress

Lỗ Ðen GRO J1655-40

Nhóm này hướng dẫn bởi Felix Mirabel , Cục năng lượng nguyên tử Pháp , đã có thể đo được sự chuyển động của riêng của GRO J1655-40, một hệ thống đôi, gồm lỗ đen lao tới với một vận tốc hơn 400.000km giờ trong giải Ngân Hà, theo hướng sao Scorpion, và bạn ngôi sao của nó.

Có nhiều giả thuyết và giả sử trên sự tạo thành lỗ đen, nhưng đây là lần đầu tiên ta thấy những tin tức bằng mắt và nó tạo bởi sự nổ của ngôi sao supernova, Félix Mirabel dã giải thích.

Vòng tròn màu vàng là quỹ đạo chuyển động của hệ sao lỗ đen GRO J 1655-40. Chấm vàng là vị trí mặt trời của chúng ta. Theo nhóm nghiên cứu của Felix Mirabel, Cục năng lượng nguyên tử Pháp (CEA), sở dĩ người ta nhận ra vật thể  này là vì nó quay quanh một ngôi sao. Chúng tạo thành một hệ sao đôi kỳ lạ, mà lỗ đen chính là một vệ tinh quay quanh ngôi sao bạn. Đương nhiên, lỗ đen này có khối lượng khá nhỏ: chỉ nặng gấp 3,5-15 lần mặt trời. Hệ sao - lỗ đen này có tên là GRO J1655-40.

Theo các nhà khoa học, sự di chuyển quá nhanh của hệ sao - lỗ đen GRO J1655-40 có thể có nguyên nhân từ vụ nổ của một hệ sao lớn.

 Một số mô hình lý thuyết cho thấy, khi một hệ sao lớn sụp đổ, nó sẽ đẩy vào không gian những mảnh vỡ; trong khi nhân của nó thu lại thành một sao neutron, hoặc biến thành một lỗ đen. Sau đó, chính lỗ đen này lại quay quanh một trong những mảnh vỡ lớn, tạo thành một hệ sao - lỗ đen.
Năng lượng từ vụ nổ đẩy hệ thống sao - lỗ đen mới hình thành di chuyển với tốc độ khủng khiếp trong vũ trụ.

Vị trí của mặt trời và quỹ đạo chuyển động của lỗ đen GRO J1655-40

Trong vũ trụ, các hố đen nhỏ như ở hệ sao GRO J1655-40 là khá phổ biến, nhưng không dễ quan sát, vì ánh sáng do sao mẹ phát ra rất yếu. Lỗ đen loại này khác hẳn các lỗ đen khổng lồ

Các nhà khoa học châu Âu mới quan sát được chuyển động cực nhanh của một ngôi sao lớn quanh tâm thiên hà của chúng ta. Đây là bằng chứng xác thực đầu tiên cho thấy, tại đây có một lỗ đen khổng lồ, nặng gấp 2,7 triệu lần mặt trời . Chụp hình Trung tâm Giải Ngân hà (bằng tia hồng ngoại) Từ nhiều thập kỷ nay, các nhà khoa học đã phát hiện có sự khác lạ trong các tín hiệu radio phát ra từ khu vực Sagittarius A, thuộc chòm sao Xạ Vương, tại chính tâm thiên hà của chúng ta. Đó là các tín hiệu radio mạnh, phát ra với tần số biến thiên khác thường. Rất có thể chúng là kết quả của dòng lốc xoáy vật chất sôi sục xung quanh một lỗ đen lớn. Tuy nhiên, lâu nay người ta chưa có bằng chứng nào thực sự thuyết phục để khẳng định sự tồn tại của lỗ đen ấy.
Nay, một nhóm nghiên cứu quốc tế tại Đài thiên văn phương Nam của châu Âu (ESO), đã phát hiện một ngôi sao đang quay sát gần trung tâm này. Bán kính quỹ đạo quay của ngôi sao là 17 giờ ánh sáng - một khoảng cách rất nhỏ ở thế giới vĩ mô. Ngôi sao có tên là S2 này nặng gấp 15 lần mặt trời, quay với tốc độ 5.000 m/s.

Rõ ràng, để giữ được tốc độ lớn khủng khiếp này mà không bị văng ra khỏi quỹ đạo, ngôi sao phải được hút bởi một khối vật chất siêu lớn. Và đó chỉ có thể là một lỗ đen!

"Chúng tôi hầu như không tin vào mắt mình. Chúng tôi hiểu rằng, mình đang là nhân chứng về sự hiện hữu của lỗ đen", ông Thomas Ott, Viện Max-Planck về vật lý vũ trụ (MPE), Đức, nói.

Để quay hết một vòng quanh tâm thiên hà, ngôi sao S2 chỉ cần15,2 năm! (So sánh: Mặt trời của chúng ta nằm cách tâm thiên hà 26.000 năm ánh sáng, quay với tốc độ 220 km/s. Và để quay hết một vòng quanh tâm thiên hà, nó cần 230 triệu năm).

Quan sát được lỗ đen xé rách vì sao

Ảnh ghép về thiên hà RXJ1242-11, nơi một lỗ đen khổng lồ xé toạc một ngôi sao ở gần nó.

Giả thuyết cho rằng lỗ đen có thể nuốt chửng mọi thứ, thậm chí cả ánh sáng. Các nhà thiên văn nay xác nhận những ngôi sao cũng nằm trong thực đơn của chúng. Một kẻ bạc mệnh như vậy đã đi lạc vào đường bay của một lỗ đen vĩ đại sau khi va chạm với một vì sao khác.

Các nhà thiên văn thông báo sau khi tổng hợp dữ liệu trong hơn 1 thập kỷ qua từ kính thiên văn vũ trụ XMM-Newton của Cơ quan vũ trụ châu Âu và Chandra của NASA.

Cho đến trước phát hiện này, các nhà thiên văn đã có nhiều bằng chứng về hiện tượng lỗ đen nuốt chửng các khối khí xoáy tròn quanh nó và trở nên cực nóng, phát ra những bức xạ ở nhiều bước sóng khác nhau, từ sóng radio tới ánh sáng thấy được và tia X. Cũng từ lâu, họ kết luận rằng các vì sao cũng có thể bị kéo tan thành nhiều mảnh dưới sức hút hấp dẫn khổng lồ của lỗ đen, song bằng chứng về điều này còn quá mong manh. Phát hiện mới đây đã chứng tỏ sự đúng đắn của kịch bản đó: một vì sao đang bị giựt tung và từ từ hút chìm vào lỗ đen.

Lỗ đen này nằm ở tâm một thiên hà có bề ngoài yên tĩnh, được biết đến với tên gọi RX J1242-11. Nhưng khi Chandra và XMM-Newton lần theo dấu vết tia X, chúng đã nhìn xuyên qua khí và bụi vũ trụ để phát hiện ra những điều mà kính thiên văn thường không thể nhìn thấy.

"Tâm của thiên hà này bùng lên một cơn bão tia X chói loà, sáng gấp hàng nghìn lần cả tỷ ngôi sao thành phần của thiên hà đó", tiến sĩ Stefanie Komossa thuộc Viện Max Planck (Đức) thông báo. Komossa cho rằng sự giải thoát năng lượng trong luồng sáng này là đặc trưng cho hiện tượng vật chất tiệm cận quá gần tới một lỗ đen.

Theo các nhà nghiên cứu, năng lượng bùng phát là do lớp khí của ngôi sao bị đốt nóng lên hàng triệu độ, trong khi các phần vật chất của nó bị hút vào trong lỗ đen. Vài phần của kẻ xấu số (từ 1 đến 25%) được hút vào cái "lỗ không đáy", phần còn lại phân tán vào thiên hà xung quanh.

RX J1242-11 được dự đoán có khối lượng gấp 100 triệu lần mặt trời và nằm cách trái đất khoảng 700 triệu năm ánh sáng.

Một kịch bản tương tự có thể xảy ra với Milky Way của chúng ta - dải Ngân hà giống như hầu hết các thiên hà khác, chứa một lỗ đen lớn ở tâm. Song, ta có thể yên tâm vì mặt trời nằm khá xa tâm Ngân hà, khoảng 25.000 năm ánh sáng, và những cuộc khảo sát gần đây cũng cho thấy không có ngôi sao nào quá gần lỗ đen đó, đến mức có thể bị xé toang.

Thứ năm, 19/2/2004, 09:57 GMT+7   vnExpress

B.H. (theo BBC, ABConline)

Đọc thêm: 

1. Hố đen

2. Các lỗ đen

3. Cách tính khối lượng một lỗ đen

4. Ba cái chết cho ngôi sao

5. Pulsar binaire 

6. Sự tiên đoán của thuyết Tương Đối