Sau 5 đêm quan sát liên tục bằng một mạng lưới các kính thiên văn khổng lồ với kích thước sáng ngang cả địa cầu, các nhà khoa học đã có trong tay những dữ liệu quan trọng, hứa hẹn sẽ làm lần đầu tiên trong lịch sử ghi lại hình ảnh của lổ đen vũ trụ nằm ở trung tâm thiên hà Milky Way, một lần nữa chứng minh thuyết tương đối của Einstein là đúng, đồng thời đưa hiểu biết của loài người về vũ trụ nói chung và hấp dẫn nói riêng bước lên một tầm cao mới.
Chính xác hơn thì lần này các nhà khoa học đã ghi lại được hình ảnh của vùng nằm xung quanh lỗ đen vũ trụ gọi là chân trời sự kiện. Đây là một ranh giới mà không có bất cứ thứ gì, bao gồm cả ánh sáng, có thể thoát ra khỏi. Kể lại quá trình nghiên cứu lần, một thành viên của nhóm là Vincent Fish cho biết: “Sau đợt quan sát cuối cùng kết thúc vào lúc 11:22 ET, tôi ngồi xuống văn phòng của ông tại Trung tâm quan sát MIT Haystack, Westford, Massachusetts.” Ông đã quá mệt mỏi sau hơn một tuần trực điện thoại 24/7, lúc ngủ cũng cầm điện thoại ngay bên cạnh để chờ chuông reo.
Và sau khi những dữ liệu cuối cùng được gởi về, ông ngay lập tức bị choáng ngợp trước những tin nhắn, cuộc gọi và thông báo ăn mừng từ các đồng nghiệp, nhà thiên văn học và kỹ sư khác trong dự án. Trong những dòng chat trong mạng nội bộ riêng dành cho nhóm nghiên cứu, một người cho biết đã khui luôn chay Scotch 50 năm, một người khác báo rằng đang mở giai điệu ăn mừng trong bài Bohemian Rhapsody. Fish nhớ lại: “Tôi rất vui và nhẹ nhõm. Mong muốn duy nhất là một giấc ngủ ngon.”
Tuy nhiên, dự án vẫn chưa dừng lại ở đó bởi họ vẫn còn lượng lớn dữ liệu cần dành nhiều thời gian xử lý. Bởi thế, nhóm nghiên cứu có thể sẽ đợi thêm vài tháng để xác nhận rằng những nỗ lực của họ trong suốt thời gian qua có thật sự thành công hay không. Heino Falcke, nhà thiên văn học tại Đại học Radboud, Nijmegen, Hà Lan cho biết rằng: “Thậm chí những hình ảnh đầu tiên vẫn còn thô sơ và không mấy hấp dẫn, chúng tôi vẫn có thể lần đâu tiên kiểm chứng một số dự đoán của Einstein khi xưa về hấp dẫn trong môi trường cực hạn của lỗ đen.”
Được giới thiệu hồi năm 1915, học thuyết của Einstein cho rằng có sự vênh của vật chất hoặc đường cong hình học của không thời gian, và chúng tôi thử nghiệm sự biến dạng đó như hấp dẫn. Falcke cho biết: “Sự tồn tại của lỗ đen khổng lồ là một trong những dự đoán đầu tiên của học thuyết Einstein. Chúng là điểm cuối cùng của không gian và thời gian, và có thể đó chính là đại diện cho giới hạn cuối cùng của tri thức nhân loại.” Tuy nhiên hiện các nhà thiên văn học chỉ mới xác nhận được rằng lỗ đen nằm ở trung tâm của các thiên hà lớn trong vũ trụ. Tuy nhiên, ngay cả Einstein khi xưa cũng không thật sự chắc rằng lỗ đen có tồn tại hay không. Theo Falcke, những hình ảnh đầu tiên sẽ “biến lỗ đen từ một vật thể trong truyền thuyết thành một thứ cụ thể mà chúng ta có thể nghiên cứu.”
Chính xác hơn thì lần này các nhà khoa học đã ghi lại được hình ảnh của vùng nằm xung quanh lỗ đen vũ trụ gọi là chân trời sự kiện. Đây là một ranh giới mà không có bất cứ thứ gì, bao gồm cả ánh sáng, có thể thoát ra khỏi. Kể lại quá trình nghiên cứu lần, một thành viên của nhóm là Vincent Fish cho biết: “Sau đợt quan sát cuối cùng kết thúc vào lúc 11:22 ET, tôi ngồi xuống văn phòng của ông tại Trung tâm quan sát MIT Haystack, Westford, Massachusetts.” Ông đã quá mệt mỏi sau hơn một tuần trực điện thoại 24/7, lúc ngủ cũng cầm điện thoại ngay bên cạnh để chờ chuông reo.
Và sau khi những dữ liệu cuối cùng được gởi về, ông ngay lập tức bị choáng ngợp trước những tin nhắn, cuộc gọi và thông báo ăn mừng từ các đồng nghiệp, nhà thiên văn học và kỹ sư khác trong dự án. Trong những dòng chat trong mạng nội bộ riêng dành cho nhóm nghiên cứu, một người cho biết đã khui luôn chay Scotch 50 năm, một người khác báo rằng đang mở giai điệu ăn mừng trong bài Bohemian Rhapsody. Fish nhớ lại: “Tôi rất vui và nhẹ nhõm. Mong muốn duy nhất là một giấc ngủ ngon.”
Tuy nhiên, dự án vẫn chưa dừng lại ở đó bởi họ vẫn còn lượng lớn dữ liệu cần dành nhiều thời gian xử lý. Bởi thế, nhóm nghiên cứu có thể sẽ đợi thêm vài tháng để xác nhận rằng những nỗ lực của họ trong suốt thời gian qua có thật sự thành công hay không. Heino Falcke, nhà thiên văn học tại Đại học Radboud, Nijmegen, Hà Lan cho biết rằng: “Thậm chí những hình ảnh đầu tiên vẫn còn thô sơ và không mấy hấp dẫn, chúng tôi vẫn có thể lần đâu tiên kiểm chứng một số dự đoán của Einstein khi xưa về hấp dẫn trong môi trường cực hạn của lỗ đen.”
Để có thể thực hiện dự án lần này, các nhà nghiên cứu đã mất nhiều năm lên ké hoạch, đồng thời cùng nhau hợp tác trên phạm vi quốc tế với các đài quan sát trải dài từ đỉnh núi cao nhất Hawaii cho tới vùng băng tuyết bao phủ ở Đông Nam Cực. Như có thể thấy trong hình ảnh bên dưới, các nhà nghiên cứu đã liên kết bởi 8 đài quan sát thành một mạng lưới, hoạt động như một chiếc kính viễn vọng khổng lồ rộng như cả một hành tinh. Toàn bộ các kính thiên văn radio này sẽ được đồng bộ để hoạt động cùng nhau nhằm tăng cường độ phân giải và độ nhạy cao hơn bất cứ chiếc kính thiên văn nào trên thế giới, cho phép có thể dùng nó để tiếp cận tới chân trời sự kiện.
Với sự hỗ trợ của ALMA, độ nét của kính thiên văn chân trời sự kiện đã tăng gấp 10 lần, cho phép nó có thể xác định được các đối tượng nhỏ cở một quả bóng golf trên Mặt Trăng và cuối cùng là xác định được chân trời sự kiện của 2 lỗ đen. Sau khi nỗ lực giải quyết được tất cả các yếu tố kỹ thuật, công nghệ, trang thiết bị quan sát, các nhà khoa học cuối cùng cũng chờ được ngày mà “Thượng Đế thương xót”: thời tiết tốt.
Các nhà khoa học đã quan sát những lỗ đen này bằng sóng radio mili mét, dải bước sóng mà ánh sáng có thể xâm nhập được qua các đám khí và bụi dày đặc nằm ở Trung tâm thiên hà, di chuyển một cách thoải mái tới Trái Đất. Tuy nhiên, nước lại hấp thụ và phát sóng radio, khiến cho kết quả của quá trình đo đạc bị sai lệch. Để giảm thiểu vấn đề này, những chiếc kính thiên văn radio được đặt tại những nơi cao, thí dụ trên núi, hoặc tại các cao nguyên sa mạc,… Dù vậy thì những đám mây, mưa, tuyết vẫn có thể khiến cho 1 trong các đài quan sát bị ảnh hưởng. Mặt khác thì những cơn gió giật mạnh trên cao cũng sẽ gây ra rung lắc khiến cho một đài quan sát phải ngừng hoạt động.
Giáo sư Fish cho rằng “tỷ lệ thời tiết tốt ở mọi đài quan sát trong hệ thống là gần như bằng 0.” Chỉ với 5 đêm trong giai đoạn quan sát cửa sổ, Fish và các đồng nghiệp phải liên tục gặp nhau mỗi ngày để bàn xem có nên kích hoạt hệ thống hay không dựa trên các thông tin về tình hình thời tiết tại từng vị trí, đồng thời phải phán đoán xem thời tiết những ngày tới có thuận lợi không. Từ trụ sở ở MIT, Fish đã liên tục theo dõi thời tiết tại từng địa điểm trên màn hình máy tính, đồng thời liên lạc với các đài thiên văn khác nhau một cách thường xuyên.
Quảng cáo
Một khi tất cả dữ liệu đã được gởi tới trung tâm xử lý, một nhóm các máy chủ sẽ đảm nhận nhiệm vụ cực kỳ quan trọng là kết hợp tất cả các tín hiệu lại với nhau cho đồng bộ thời gian tại các đài quan sát. Quá trình so sánh và kết hợp sóng radio phải được tiến hành một cách cực kỳ cẩn thận bởi nó có liên quan tới thông tin quan trọng về kích thước, cấu trúc của chân trời sự kiện, đảm bảo rằng không có một số liệu nào bị sai sót, mất hoặc dư ra. Doeleman cho biết: “Chúng tôi đang cố gắng kết hợp một mạng lưới có quy mô bằng cả địa cầu, nghĩ tới thôi cũng đã thấy tuyệt vời và vi diệu rồi.”
Những gì mà các nhà thiên văn học muốn thấy được sau khi hợp nhất tất cả dữ liệu chính là một vầng hào quang xung quanh một vòng tròn màu đen - còn gọi là bóng tối của lỗ đen. Đồng thời còn có những lưỡi ánh sáng từ các đám khí phát sáng, bị nung nóng tới hàng trăm tỷ độ vốn đang có quỹ đạo xung quanh lỗ đen và cũng là dấu vết để xác định chân trời sự kiện. Một số mô hình trước đây giả thuyết rằng vầng hào quang ở một bên của lỗ đen có thể sáng hơn và dày hơn so với bên còn lại, hình thành nên “hạt đậu phộng xấu tới mức không thể giành chiến thắng trong bất cứ cuộc thi sắc đẹp đậu phộng nào.” Falcke hóm hỉnh.
Và thậm chí ngay cả khi họ không thể tạo ra bất cứ hình ảnh nào từ đợt quan sát lần này, nhóm nghiên cứu đã lên sẵn kế hoạch cho năm sau, bao gồm cả dự định sẽ mở rộng thêm mạng lưới kính thiên văn chân trời sự kiện với sự tham gia của nhiều kính hơn nữa. Falcke cho rằng: “Trong vòng từ 10 tới 50 năm tới, chúng ta còn nên mở rộng mạng lưới ra tới châu Phi hoặc thậm chí là lên cả không gian, nhằm mục đích cuối cùng là thu được các hình ảnh từ lỗ đen bí ẩn.”
Tham khảo NatGeo
