Điều chưa biết về người anh em song sinh của "quái vật vũ trụ"

Lỗ trắng là gì?

Chúng ta từng được nghe hoặc biết về lỗ đen (hay hố đen) vũ trụ. Nhưng "anh em song sinh" với lỗ đen là lỗ trắng thì không phải ai cũng biết. Vậy lỗ trắng là gì và chúng có thực sự tồn tại?

Thuyết tương đối rộng của Einstein đóng vai trò quan trọng giúp chúng ta hiểu quá trình hình thành lỗ đen (hay còn gọi là "hố đen vũ trụ) và cách các lỗ đen tương tác với môi trường. Vậy còn "người anh em song sinh" của lỗ đen - là lỗ trắng. Liệu chúng có tồn tại và đang nằm ở đâu?

Lỗ trắng (hay hố trắng) là vùng vũ trụ giả định, hoạt động theo cách ngược lại với lỗ đen (Ảnh: Future).

Người anh em song sinh của lỗ đen

Trong vật lý thiên văn, lỗ trắng là thiên thể giả định có đặc tính phóng ra vật chất, trái ngược với lỗ đen vốn hút mọi vật chất. Nó có thể được coi là nghịch đảo thời gian của lỗ đen, tức là giống một lỗ đen, nhưng chỉ khi ta quan sát với thời gian đi ngược lại quá khứ.

Để hiểu bản chất của lỗ trắng, trước tiên chúng ta phải xem xét những yếu tố đã hình thành nên các lỗ đen trong vũ trụ.

Theo đó, các lỗ đen được hình thành khi một ngôi sao nặng "chết" đi, khiến trọng lượng khổng lồ của nó đè lên phần lõi, tạo nên lực hấp dẫn kéo mọi xuống bên dưới đường chân trời sự kiện.

Lỗ đen là thứ đáng sợ nhất trong vũ trụ. (Ảnh: Đại học Arizona).

Những gì còn sót lại là những vùng vật chất suy sụp hoàn toàn, nơi lực hấp dẫn lấn át các lực khác trong vũ trụ và nén một khối vật chất xuống một điểm cực nhỏ, được gọi là điểm kỳ dị.

Bao quanh điểm kỳ dị đó là một chân trời sự kiện. Đây không phải là một ranh giới vật chất vững chắc, mà chỉ đơn giản là đường viền xung quanh một điểm kỳ dị. Tại đó, lực hấp dẫn mạnh đến mức không có gì, kể cả ánh sáng, có thể thoát ra được.

Lỗ trắng thậm chí còn kỳ lạ hơn cả lỗ đen. Chúng được cho là vẫn sẽ có những điểm kỳ dị ở trung tâm và chân trời sự kiện ở đường biên, nhưng bất kỳ vật chất nào lọt vào lỗ trắng sẽ ngay lập tức bị đẩy ra với tốc độ lớn hơn tốc độ ánh sáng.

Học thuyết siêu nhiên, hay chỉ là sản phẩm của trí tưởng tượng?

Trên lý thuyết, các lỗ trắng hoàn toàn có thể tồn tại dựa vào toán học nhờ sự đối xứng của thuyết tương đối rộng. Nhưng điều đó không có nghĩa là chúng đang tồn tại trong vũ trụ.

Nói cách khác, chúng ta vẫn chưa biết rõ sự hình thành nên lỗ trắng, hay liệu chúng có tồn tại thực sự hay không. Điều mâu thuẫn này đã tồn tại trong nhiều thập kỷ, và con người vẫn chưa thể dám chắc.

Theo một số giả thuyết, cách duy nhất để hình thành nên lỗ trắng là có một quá trình kỳ lạ nào đó vận hành trong vũ trụ sơ khai, đã nung nấu nên sự tồn tại của những vật chất này trong cấu trúc của không - thời gian.

Lỗ trắng có thể chỉ là "bóng ma" ám ảnh của học thuyết tương đối rộng (Ảnh: Getty).

Điểm trái ngược của lỗ trắng so với lỗ đen đó là bất cứ thứ gì ở bên ngoài sẽ không bao giờ có thể lọt vào bên trong, bởi nó sẽ phải di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng để đi qua chân trời sự kiện.

Giống như người anh em song sinh của mình, các lỗ trắng cũng sở hữu tính chất cực kỳ không ổn định, thậm chí có phần nhỉnh hơn. Theo đó, các lỗ trắng vẫn sẽ phát ra lực hấp dẫn và kéo vật chất về phía chúng.

Thế nhưng ngay khi bất cứ thứ gì, thậm chí là một photon (hạt ánh sáng) đơn lẻ tiếp cận lỗ trắng, nó sẽ bị tiêu diệt. Nếu các hạt này bằng một cách nào đó tiếp cận tới đường chân trời sự kiện, nó sẽ không thể vượt qua, mà chỉ khiến năng lượng của hệ tăng vọt.

Tới một lúc nào đó, khi nguồn năng lượng của lỗ trắng đạt tới đỉnh điểm, nó sẽ kích hoạt sự sụp đổ hoàn toàn, từ đó chấm dứt sự tồn tại, và trở thành một lỗ đen.

Bởi vậy, một số nghiên cứu gần đây đã cho thấy rằng, lỗ trắng cũng có thể là một dạng khác của lỗ đen, và chìa khóa để giải mã các bí ẩn vũ trụ có thể nằm ngay trong chúng.

Thế nhưng, những người không ủng hộ học thuyết về các lỗ trắng cho rằng chúng chỉ là sản phẩm của trí tưởng tượng. Trên thực tế, con người chưa hề quan sát thấy bất kì một chứng cứ nào nói lên sự tồn tại của nó. Bởi vậy, sẽ rất khó để nói rằng có một lỗ trắng đang tồn tại ở nơi nào đó ngoài vũ trụ.

Họ cho rằng, chúng có thể chỉ là những "bóng ma" ám ảnh của học thuyết tương đối rộng mà thôi.

Cập nhật: 15/08/2023 Dân Trí