Thuyết tương đối rộng của Einstein đã tiên đoán được rất nhiều điều đáng kinh ngạc, và cho đến nay chúng ta vẫn đang khám phá để củng cố lại những lý thuyết của ông ấy (hoặc phản bác chúng). Mới đây, các nhà thiên văn học thuộc Viện Max Planck đã quan sát lỗ đen khổng lồ ở trung tâm của Dải Ngân hà kéo giãn và thay đổi ánh sáng từ một ngôi sao khi nó đi qua như thế nào.

Quỹ đạo của các ngôi sao gần lỗ đen siêu trọng ở trung tâm Dải Ngân Hà (ảnh: ESO/L. Calçada/spaceengine.org)

Để thực hiện quan sát, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các dụng cụ hồng ngoại gọi là Gravity, Sinfoni và Naco – là bộ phận thuộc Kính thiên văn rất lớn của Đài quan sát Nam châu Âu. Chúng được nhắm vào chính giữa thiên hà của chúng ta, nơi lỗ đen siêu trọng Sagittarius A* tọa lạc và tương tác với một nhóm các ngôi sao quay xung quanh nó ở tốc độ cao.

Một ngôi sao đặc biệt được gọi là S2 đã thu hút sự chú ý của nhóm nghiên cứu. Ngôi sao này quay quanh lỗ đen một vòng là 15 năm; nó đã tiến đến gần lỗ đen nhất vào ngày 19/5 năm nay và chịu tác động của trọng lực mạnh mẽ. Điều này tạo ra một cơ hội tuyệt vời để kiểm chứng một số lý thuyết khác nhau về lực hấp dẫn.

>> Quan sát được hiện tượng thấu kính hấp dẫn, tái xác nhận thuyết tương đối của Einstein

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng Gravity và Sinfoni để đo vị trí và vận tốc của S2, và kết hợp với dữ liệu thu thập được trong một lần quan sát trước đó về quỹ đạo gần lỗ đen của ngôi sao. Những kết quả này sau đó được so sánh với các dự đoán dựa trên định luật vạn vật hấp dẫn của Newton, thuyết tương đối rộng, và các lý thuyết hấp dẫn khác, để xem điều nào phù hợp nhất với các quan sát thực tế.

(ảnh: ESO/M. Kornmesser))

Quả nhiên, Einstein đã đúng. Kết quả quan sát phù hợp với thuyết tương đối rộng, và không nhất quán với thuyết đơn giản hơn của Newton. Điểm quan sát chủ yếu là hiệu ứng “dịch chuyển đỏ hấp dẫn” – khi tác động của lỗ đen lên ánh sáng của một ngôi sao có thể quan sát được rõ ràng.

>> Nghiên cứu: Trung tâm dải Ngân Hà chứa đầy các lỗ đen

Các lỗ đen có màu sắc đen như mực giống với tên gọi của chúng, là bởi sau một thời điểm nhất định, lực hấp dẫn của chúng mạnh mẽ đến mức chính ánh sáng cũng không thoát ra được. Mặc dù S2 là đủ xa để không bị nuốt chửng, ánh sáng của nó vẫn bị chậm lại ít nhiều bởi lỗ đen. Điều đó làm “kéo dài” các bước sóng và ánh sáng xuất hiện nhiều màu đỏ hơn thông thường – hiện tượng này được gọi là “dịch chuyển đỏ hấp dẫn,” và đã được dự đoán trong thuyết tương đối rộng của Einstein hơn 100 năm trước.

Nhóm nghiên cứu dự tính sẽ tiếp tục quan sát tương tác giữa ngôi sao và lỗ đen khổng lồ. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics.

Video về hiệu ứng dịch chuyển đỏ hấp dẫn

Nguồn: Viện Max Planck
Phan Anh dịch.