Bạn đã biết về hố trắng vũ trụ chưa?

Hố đen luôn là một trong những bí ẩn lớn nhất đối với các nhà nghiên cứu về vũ trụ. Cho đến thời điểm hiện tại, giả thuyết được chấp nhận nhiều nhất về nguồn gốc của hố đen là từ sự sụp đổ của một ngôi sao đã chết. Quá trình ấy đã tạo thành một khu vực cực kỳ nặng và dày đặc với lực hấp dẫn cực lớn, khiến mọi thứ bị hút vào trong và không thể thoát ra ngoài. Đó là những gì chúng ta biết về hố đen vũ trụ. Nhưng bạn biết không, hóa ra vũ trụ không chỉ có một loại "hố" ấy đâu. Trong quá trình nghiên cứu về không - thời gian xung quanh các hố đen, các nhà khoa học còn tìm ra một khái niệm khác là "hố trắng" - hay hố trắng vũ trụ.

Khái niệm hố trắng vũ trụ?

Trong vật lý thiên văn, một lỗ trắng là một thiên thể giả định phóng ra vật chất, 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 quan sát với thời gian đi ngược lại quá khứ. Thuyết tương đối rộng là đối xứng theo thời gian. Các phương trình về trạng thái cân bằng trong lý thuyết này đều có hai nghiệm tương ứng với hai chiều thời gian. Nếu áp dụng quy luật này cho phương trình cho ra nghiệm miêu tả lỗ đen với chiều thời gian dương, kết quả thu được khi nghịch đảo thời gian là lỗ trắng.

Khái niệm "hố trắng" được đưa ra từ những năm 1970 với ý nghĩa ngược hẳn với hố đen. Nếu như hố đen là một khu vực có lực nén cực nặng, thì hố trắng là nơi không có khối lượng. Hố đen nặng đến mức hút được cả ảnh sáng, hố trắng lại ngăn không cho bất kỳ thứ gì chui lọt. Bạn không thể thoát ra khỏi một hố đen, và bạn cũng không thể đi vào một hố trắng. Hố đen hút vật chất, hố trắng "khạc" vật chất ra. Hố trắng vì thế sẽ rất sáng và giàu năng lượng, giải phóng bức xạ vào không gian với tốc độ cực kỳ khủng khiếp.

Nghĩa là về lý thuyết, hố trắng cũng giống như bạn tua ngược cuộc đời của một hố đen vậy. "Vì phương trình Thuyết tương đối không đưa ra hướng thời gian, nên nếu quá trình hình thành hố đen cho phép áp dụng quy luật không thời gian và lực hấp dẫn, thì hố trắng cũng vậy." - trích lời Erik Curiel, chuyên gia vật lý lý thuyết tại Stanford.

Chưa ai nhìn thấy hố trắng vũ trụ và những tranh cãi nảy lửa

Cho đến thời điểm hiện tại, chưa có nhà khoa học nào quan sát được hố trắng. Giới khoa học cũng có rất nhiều tranh cãi về nó, trong đó có cả lý do vì sao nó không thể tồn tại.

Lý do nằm ở câu hỏi đơn giản nhưng rất lớn sau, đó là: Hố trắng (nếu có thật) được hình thành như thế nào? Với hố đen, chúng ta có những mô hình đáng tin cậy về sự hình thành của nó. Nhưng điều đó không có nghĩa bạn có thể thực sự tua ngược của hố đen để biến nó thành hố trắng. Bạn sẽ phải đi từ một điểm bất thường (singularity), quay ngược thời gian để một hố đen thay vì hút vật chất lại phun mọi thứ ra - kể cả ánh sáng, cho đến khi trở về thành một ngôi sao. Điều này lại vô tình vi phạm định luật nhiệt động thứ 2, vì nó khiến cái gọi là "hệ số entropy" giảm đi.

Nhưng kể cả khi bỏ qua vấn đề này, hãy thử giả định hố trắng chỉ đơn giản là tồn tại. Với toán học, không thời gian có chứa hố đen trong đó thì không có vật chất. Nếu vật chất tiến vào khu vực này thì ngay ở thời điểm đó, hố trắng cũng không tồn tại nữa. Nghĩa là nếu hố trắng tồn tại, nó có thể biến mất rất nhanh. Nếu vũ trụ có hố trắng, có thể nó đã phun ra một khối vật chất khổng lồ từ hàng tỉ năm trước khi Trái đất xuất hiện.

Hố đen vũ trụ ngày xưa cũng chỉ là lý thuyết không mấy tin cậy

Về mặt lý thuyết, sự tồn tại của hố trắng không nhận được nhiều sự ủng hộ. Tuy nhiên cần biết rằng hố đen xưa kia cũng chỉ thuần là lý thuyết không mấy tin cậy, cho đến khi khoa học phát triển hơn những năm gần đây.

Trên thực tế, có một sự kiện thiên văn được giới chuyên gia tin rằng có thể là hố trắng, đó là những vụ nổ gamma. Đây là những sự kiện bùng nổ sáng và nhiều năng lượng nhất vũ trụ. Trong 10s, năng lượng vụ nổ tạo ra tương đương với Mặt trời trong vòng 10 tỉ năm. Năm 2017, các nhà thiên văn thậm chí còn được chứng kiến một vụ nổ như thế xuất hiện: đó là quá trình 2 ngôi sao neutron va chạm vào nhau.

Cũng có giả thuyết cho rằng vụ nổ Big Bang tạo ra vũ trụ thực chất là một hố trắng siêu khổng lồ. Giả thuyết này từng được kiểm chứng bằng toán học, nhưng dĩ nhiên chỉ là thuần lý thuyết thôi. Bởi lẽ, Big Bang thực chất cũng là giả thuyết còn đang gây tranh cãi. Một số người tin rằng hố trắng thực chất là hố đen vào thời khắc cuối đời. Nhưng hố đen có thể tồn tại song song cùng vũ trụ, nên giả thuyết này khó mà xảy ra được.

Dù vậy, khoa học vật lý lý thuyết đang ngày càng phát triển. Chẳng ai có thể khẳng định hố trắng không tồn tại với 100% khẳng định cả, nên biết đâu một ngày nào đó chúng ta biết được có hố trắng thực sự thì sao?