Mục lục
1. Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn rơi vào một lỗ đen?
Các lỗ đen nổi tiếng với việc và sở hữu một lực trọng 1 trường mạnh đến nỗi ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra khỏi chúng. Do vậy, bạn có thể sẽ nghĩ rằng tiến đến gần chúng sẽ sinh ra một cảm giác nặng nề tăng dần dần hoặc sẽ bị nghiền nát.
Thực tế lại hoàn toàn khác. Những người không may bị nuốt về một lỗ đen khổng lồ, được mô tả giống như một con quái vật rộng 6.500.000km đang trốn ở trung tâm của thiên hà chúng ta, sẽ chẳng cảm thấy lực gì bởi vì họ sẽ được rơi tự do. Ngay cả khi họ vượt qua “đường sự cố" (event horizon) - một “bề mặt” của lỗ đen mà từ các điểm cả ánh sáng cũng không thể trở ra được - họ cũng sẽ chẳng cảm thấy gì lạ.
Tuy nhiên, khi tiến về trung tâm, sự khác biệt giữa cường độ trọng lực tác động vào chân so với đầu của họ bắt đầu tăng lên bởi vì chân của họ sẽ ở gần nguồn trọng lực tại trung tâm của lỗ đen hơn một chút.
Lực thủy triều (tidal force) này sẽ tăng lên nhanh, làm căng mọi vật theo chiều dài đồng thời lại bóp mọi vật theo chiều ngang. Chỉ trong vòng vài giây, cơ thể con người sẽ bị biến thành một sợi mì Ý cực mảnh, cực dài và bị xé tan thành từng mảnh nhỏ.
Với một lỗ đen nhỏ, chẳng hạn một lỗ đen rộng 8km và được cho là những gì còn lại của một ngôi sao chết. Kỳ lạ hơn, mọi vật lại trở nên càng thậm tệ hơn. Bị nén nhiều hơn, lực thủy triều của chúng sẽ mạnh hơn nhiều và bất cứ vật gì tiến tới gần chúng sẽ bị xé tan ngay cả trước khi nó vượt qua đường sự cố”.
2. Vũ trụ có chứa lỗ trắng không?
Theo như tên của nó, một lỗ trắng sẽ đối lập chính xác với lỗ đen. Trong khi lỗ đen là một vùng không gian mà tại đó vật chất sẽ biến mất giống như nước đổ vào ống cống, lỗ trắng sẽ cho phép mọi vật bùng phát ra từ hư không giống như một suối nước.
Đương nhiên là lỗ trắng không thể tồn tại, ít nhất là theo toán học. Điểm khởi đầu của một lỗ đen có thể là sự sụp đổ của một ngôi sao khi mà nhiên liệu hạt nhân của nó đã cháy hết. Vì không còn gì để ngăn sự sụp đổ và trọng lực sẽ ngày càng mạnh hơn, một khu vực sẽ được hình thành mà tại đó trọng lực mạnh tới mức ngay cả ánh sáng cũng không thoát ra được. Theo thuyết trong trường của Einstein, nếu trong không gian có lỗ đen, ẩn giấu ở trung tâm của nó sẽ là một vùng trọng trường mạnh vô hạn, một điểm “độc nhất” (singularity) Tuy nhiên, nếu lỗ đen đang xoay (lỗ đen được tạo thành từ một ngôi sao đang xoay thì gần như chắc chắn là lỗ đen đó sẽ xoay) thì mọi việc lại khác hơn. Ở điểm độc nhất, nó sẽ chứa một “cuống họng” ở trung tâm mà từ đó vật chất bị biến mất và từ đó vật chất lại được “ho” vào nơi nào đó trong vũ trụ. Dòng vật chất tuôn chảy được tạo thành sẽ là một lỗ trắng: Một dòng suối vật chất và năng lượng.
Vậy các lỗ trắng đang ở đâu? Nhìn sơ, chúng có thể đang ở khắp vũ trụ; có rất nhiều những bằng chứng chứng minh rằng vật chất và năng lượng đang chảy vào vũ trụ (thực tế, ngay cả chính lỗ đen cũng cho thấy các dấu hiệu rằng nó từng là một lỗ trắng).
Tuy nhiên, vào giữa những năm 1970, một lý thuyết gia người Mỹ đã chứng minh rằng lỗ trắng sẽ lập tức bị chuyển thành lỗ đen, ngay khi nó xuất hiện, vì bụi và khí Xung quanh sẽ rơi vào lỗ trắng và làm nó tiêu tán. Do đó, mặc dù theo toán học thì lỗ trắng có thể tồn tại, nhưng theo vật lý học hiện nay thì đó là việc không thể.
3. Nếu Mặt Trời được tạo thành từ hydrogen, tại sao nó không bùng nổ?
Câu trả lời ngắn gọn là Mặt Trời vẫn đang liên tục nổ nhưng được ngăn khỏi việc bị nổ tan tành bởi chính trường trọng lực khổng lồ của nó.
Bên trong Mặt Trời, các nguyên tử hydrogen bị nén ép vào nhau dưới một trọng lực có áp suất lớn đến nỗi hạt nhân của chúng hòa vào nhau, kích thích sự giải phóng năng lượng. Áp lực phóng xạ hướng ra ngoài và lực trọng trường hướng vào trong đã đạt được trạng thái cân bằng hoàn hảo qua hàng tỉ năm nhưng sau khoảng 8 tỉ năm thì nhiên liệu của Mặt Trời sẽ cạn kiệt.
Mặt Trời đang đốt nhiên liệu của nó nhanh tới mức nào? Mặt Trời lớn đến nỗi nó có thể chịu được việc giảm trọng lượng đi 4 triệu tấn mỗi giây trong vòng hàng tỉ năm mà vẫn không có một biểu hiện rõ ràng nào, dù không có cơ hội nào để đo đạc nó trực tiếp. Con số đó được tính từ phương trình nổi tiếng của Einstein E = mc cộng với việc đo đạc tốc độ phát năng lượng của Mặt Trời.
Mặt Trời đã phát năng lượng trong hàng tỉ năm bằng phản ứng nhiệt hạch, phản ứng mà trong đó hạt nhân của hydrogen bị đập vào nhau mạnh tới nỗi chúng hòa vào nhau, tạo thành hạt nhân của helium và giải phóng năng lượng trong quá trình đó.
Phản ứng này cực kỳ mạnh, chỉ một tấn nhiên liệu hydrogen có thể giải phóng năng lượng nhiều như điện năng mà một nhà máy điện lớn tạo ra trong vòng 20 năm. Nó cần phải mạnh, bởi vì Mặt Trời đang phát ra năng lượng ở tốc độ tương đương với 400 triệu tỉ nhà máy điện đang làm việc hết công suất. Cộng hết lại, ta thấy rằng Mặt Trời đang đốt 600 triệu tấn nhiên liệu hydrogen mỗi giây.
Con số này lớn hơn con số 4 triệu tấn đề cập ở trên bởi vì hầu hết nhiên liệu hydrogen bị chuyển thành “tro” helium, và số tro này vẫn ở lại trên Mặt Trời. Những gì bị mất đi mãi mãi chính là năng lượng được tạo ra trong quá trình này, nói cách khác đó chính là ánh sáng Mặt Trời.
Sử dụng phương trình E = mc, chúng ta thấy rằng năng lượng khổng lồ mà Mặt Trời phát ra đã khiến cho trọng lượng của nó mất 4 triệu tấn mỗi giây, điều mà Mặt Trời sẽ có thể tiếp tục chịu đựng trong hàng tỉ năm nữa.
4. Điều gì sẽ xảy ra khi Mặt Trời cạn kiệt năng lượng?
Điều này dường như đã được khẳng định từ nhiều năm trước, nhưng các nghiên cứu gần đây đã mang đến thêm nhiều điều rắc rối thú vị. Theo nhận định thông thường, khi Mặt Trời cạn kiệt năng lượng, nó sẽ chuyển thành một ngôi sao đỏ khổng lồ, phồng ra bên ngoài và bao bọc các hành tinh ở gần bên trong nhất.
Các tính toán cho rằng Trái Đất sẽ bị chuyển thành một hòn than sau khoảng 7,5 tỉ năm nữa. Ngày nay có vẻ như viễn cảnh đó là quá bi quan.
Vào năm 2001, các nhà vật lý vũ trụ ở Đại học Sussex tuyên bố rằng các tính toán ủng hộ cho nhận định thông thường đó đã không tính đến một điều là Mặt Trời đang già và suy yếu đi, do đó nó sẽ nhẹ hơn bây giờ nhiều, lực hấp dẫn của nó cũng yếu hơn phần nào, cho phép quỹ đạo của các hành tinh trở nên lớn hơn một chút so với hiện nay. Tính thêm điều này vào, họ đã phát hiện rằng Trái Đất sẽ luôn luôn tránh được “cái họng lửa” của Mặt Trời. Họ cũng phát hiện rằng Mặt Trời đang hấp hối đó sẽ có hai nỗ lực để hủy diệt hành tinh của chúng ta. Nỗ lực đầu tiên được xác định sẽ xảy ra khoảng 7,7 tỉ năm sau, khi đó Mặt Trời sẽ giãn ra khoảng 120 lần so với kích thước hiện tại của nó, nuốt chửng sao Thủy và sao Kim. Khoảng 100 triệu năm sau đó nữa, nó sẽ có thêm một nỗ lực khác nhưng cho tới lúc đó thì Trái Đất đã mãi mãi đi khỏi tầm với của nó. Sau đó, Mặt Trời được cho là sẽ sụp đổ vào chính nó, nhiệt lượng từ phản ứng hạt nhân dùng để thổi phồng nó đã không còn đủ để chống lại trọng lực hướng vào trong nữa. Kết quả sẽ là sự chuyển dạng của ngôi sao đỏ khổng lồ thành một sao lùn trắng vô hại có chiều ngang khoảng hơn 16.000km. Mặt Trời sẽ vẫn còn lại hầu hết khối lượng ban đầu của nó và sẽ giữ lại hầu hết, nếu không phải là tất cả, đoàn hành tinh tùy tùng hiện tại của nó ngoại trừ những hành tinh đã bị nó đốt cháy trong khi giãy chết.