Bạn vừa vượt chặng đường hàng chục nghìn năm ánh sáng ra khỏi hệ mặt trời. Dũng cảm đối mặt trước sự sâu thẳm của những khoảng không vô tận giữa các sao, bạn đã chứng kiến một số sự kiện dữ dội quỷ khốc thần sầu và đẹp kinh hồn bạt vía nhất trong vũ trụ, từ sự ra đời của những hệ mặt trời mới cho đến cái chết thảm khốc của những ngôi sao khối lượng lớn. Và nay để hoàn tất vũ khúc thiên nga của mình, bạn sẽ đương đầu với một thứ dữ: bạn sắp bay dìm vào bóng đen như mực của một lỗ đen khổng lồ và xem cái gì đang xảy ra ở phía bên kia của chân trời sự kiện bí ẩn đó. Bạn sẽ tìm thấy gì ở bên trong? Hãy đọc tiếp, hỡi nhà thám hiểm dũng cảm của ta ơi!
Đến gần con quái vật
Trước tiên, chúng ta cần làm rõ một số định nghĩa. Có nhiều loại lỗ đen: một số lỗ đen lớn, một số lỗ đen nhỏ, một số mang điện tích, một số không điện tích, một số quay vù vù và một số khác thì ù lì hơn. Với mục đích thám hiểm của chúng ta trong câu chuyện đặc biệt này, tôi sẽ chọn kịch bản đơn giản nhất có thể: một lỗ đen khổng lồ không điện tích và không quay tròn gì cả. Tất nhiên, kịch bản này rất không thực tế, song nó vẫn là câu chuyện vui vẻ với nhiều hiện tượng vật lí thú vị để khám phá. Chúng ta có thể để dành một chuyến đi thực tế hơn cho một dịp khác (giả sử chúng ta sống sót trong chuyến đi giả định này vào bên trong lỗ đen, giả sử thôi chứ nói trắng ra là đừng có hòng).
Nhìn từ xa, lỗ đen ấy điềm đạm đến bất ngờ. Xét cho cùng, nó chỉ là một vật thể khối lượng lớn, y hệt như bất kì vật thể khối lượng lớn nào khác. Lực hấp dẫn là lực hấp dẫn và khối lượng là khối lượng thôi – một lỗ đen có khối lượng, nói ví dụ, bằng mặt trời sẽ hút lấy bạn y hệt như mặt trời hút vậy. Chỉ có điều là không có nhiệt lượng và ánh sáng, sự ấm áp và bức xạ. Song nếu bạn cảm thấy thích chuyển động xung quanh nó ở một cự li an toàn, thì chắc chắn bạn sẽ làm được.
Thế nhưng tại sao lại phải chạy xung quanh nó khi mà bạn có thể tiến sâu vào nữa?
Bản thân lỗ đen là một kì dị, một điểm có mật độ vô hạn. Nhưng bạn không thể nhìn thấy điểm kì dị ấy đâu; nó bị che chắn bởi chân trời sự kiện, cái chúng ta thường xem là “bề mặt” của lỗ đen. Để tiến xa hơn, trước tiên bạn phải tháo bức mạng che mặt đó xuống.
Ảnh minh họa một lỗ đen. Ảnh: NASA/ESA/Gaia/DPAC
Vượt qua chân trời
Chân trời sự kiện không phải một ranh giới vật chất có thật. Nó không phải là một tấm màn hay một bề mặt. Nó được định nghĩa đơn giản là một cự li nhất định tính từ điểm kì dị, một cự li mà nếu bạn rơi quá ngưỡng này thì bạn không thể thoát ra. Bạn biết đấy, chẳng có gì to tát cả.
Đây là khoảng cách đến điểm kì dị tại đó lực hút hấp dẫn mạnh đến mức không thứ gì, kể cả ánh sáng, có thể thoát khỏi cú vồ nuốt chửng của lỗ đen. Nếu bạn bị rơi xuống dưới ranh giới này và quả quyết bạn có đủ kinh nghiệm thám hiểm lỗ đen này, thì tệ lắm nha. Bạn chật vật cho mở tên lửa, song bạn đừng hòng đi xa khỏi điểm kì dị. Bạn đã bị bắt. Thôi tiêu đời.
Nhưng không tức thì đâu. Bạn có vài thời khắc để thưởng thức trải nghiệm đó trước khi đi chầu trời vốn không thể tránh khỏi, nếu “thưởng thức” là từ dùng thích hợp. Mất bao lâu thời gian để đi tới điểm kì dị còn phụ thuộc vào khối lượng của lỗ đen. Đối với một lỗ đen nhỏ (một vài lần khối lượng mặt trời được xem là “nhỏ”), bạn còn chưa kịp chớp mắt thì đã ngỏm củ tỏi rồi. Đối với một lỗ đen khổng lồ, ít nhất gấp một triệu lần mặt trời của chúng ta, bạn sẽ còn cơ hội nghe được vài nhịp tim của mình trước khi đi tới góc khuất bí ẩn này của vũ trụ.
Nhưng trước sau gì bạn cũng gặp điểm kì dị. Bạn đâu có sự lựa chọn. Bên trong chân trời sự kiện, không thứ gì có thể đứng yên. Bạn không bao giờ bị ép chuyển động. Và điểm kì dị nằm ở mọi tương lai khả dĩ của bạn.
Bên ngoài chân trời sự kiện của lỗ đen, bạn có thể chuyển động theo bất kì hướng nào trong không gian như bạn muốn. Lên trên ư? Sang trái hả? Hơi nghiêng lên trên sang trái một chút hả? Không đi hai hướng này à? Sự lựa chọn là của bạn. Nhưng cho dù có muốn hay không muốn đi trong không gian, thì bạn luôn phải đi vào tương lai của mình. Bạn không cách nào thoát được.
Bên trong chân trời sự kiện của lỗ đen, cách hiểu chung hết này không còn đúng. Ở đây, có một điểm – điểm kì dị – nằm trong tương lai của bạn. Bạn chỉ việc tiến thẳng tới điểm kì dị đó mà thôi. Rẽ trái, trồi lên, chạy lòng vòng, không hề gì – điểm kì dị đó luôn ở phía trước bạn. Và bạn sẽ chạm tới điểm kì dị trong một lượng thời gian hữu hạn.
Đồng hồ vẫn đếm.
Điểm hẹn với vô cực
Khi bạn rơi về phía điểm kì dị, bạn không bị bao phủ bởi bóng đêm đâu. Ánh sáng từ vũ trụ xung quanh rơi vào cùng với bạn và tiếp tục rơi vào phía sau bạn. Do lực hấp dẫn cực lớn, ánh sáng đó bị lệch sang những tần số cao hơn, và do bởi sự dãn nở thời gian, vũ trụ bên ngoài trông như chạy ra thật nhanh, mặc dù nó vẫn ở đó thôi. Nói thế không phải là chẳng có gì lạ.
Do toàn bộ khối lượng của lỗ đen tập trung vào một điểm vô cùng nhỏ, nên các chênh lệch về lực hấp dẫn là cực lớn. Đầu và chân bạn bị kéo dãn ra trong một quá trình gọi rất đúng là làm mì Ý. Thêm nữa, bạn bị nén dọc theo phần thân giữa của mình. Sự nén này cũng tác dụng lên các chùm ánh sáng xung quanh bạn, làm hội tụ ánh sáng đang rơi vào thành một dải sáng quanh thắt lưng bạn.
Cái nhìn của bạn về điểm kì dị trở nên méo mó và kì cục. Nó đen như hắc – bạn không thể thấy nó, vì nó nằm trong tương lai của bạn, và y hệt như bạn đâu có biết tương lai trông ra làm sao cho đến khi bạn đi tới đó. Nhưng thay vì xuất hiện dưới dạng một điểm bé xíu, các chênh lệch cực lớn về lực hấp dẫn kéo dãn điểm đó đến mức nhấn chìm phần lớn tầm nhìn của bạn.
Khi bạn đi tới điểm kì dị, cứ như thể bạn vừa đặt chân lên bề mặt của một hành tinh đối đen, trống không, mênh mông, không hình không dạng.
Khi điểm kì dị kéo dãn hoàn toàn từ chân trời đến chân trời, thì bạn đã tới nơi.
Và bạn tìm thấy gì ở đó? Chúng tôi đâu có biết. Sẽ thật tuyệt nếu bạn có thể kể với chúng tôi, nhưng như tôi đã nói, chẳng thứ gì thoát ra khỏi lỗ đen được, bao gồm cả bạn.
Nguồn: Live Science
