Làm thế nào để phát hiện ra lỗ đen?

Lực hấp dẫn của lỗ đen cực mạnh, mạnh đến mức không một vật thể nào, kể cả ánh sáng, có thể thoát ra ngoài được. Vậy thì làm thế nào giới thiên văn học có thể phát hiện ra lỗ đen?

Nói chính xác thì các nhà nghiên cứu thiên văn không phát hiện ra lỗ đen, mà chỉ phát hiện ra các vật thể xung quanh lỗ đen mà thôi. Lực hấp dẫn của lỗ đen ảnh hưởng đến sự vận động của các vật thể xung quanh nó. Khi nhìn thấy một ngôi sao bay quanh một vật gì đấy mà họ không thấy được, rất có thể đấy là một lỗ đen hoặc là một ngôi sao neutron - xác siêu đặc của một ngôi sao.

Giới nghiên cứu thiên văn học có thể tìm ra lỗ đen bằng cách đo khối lượng và tốc độ của ngôi sao. Phương pháp này còn được áp dụng để phát hiện các siêu lỗ đen ẩn náu tại tâm nhiều thiên hà, trong đó có dải Ngân hà của chính chúng ta. Trong dải Ngân hà, họ quan sát thấy nhiều sao và khí gas chuyển động với tốc độ cực lớn ở gẩn tâm. Hiện tượng này cho thấy sự xuất hiện của một vật thể nặng gấp triệu lẩn Mặt trời nhưng lại chỉ có đường kính khoảng mười ngày ánh sáng (tương đương với khoảng cách từ Mặt trời đến Diêm vương tinh). Đấy chính là lỗ đen.

Quan sát bằng kính thiên văn vô tuyến và tia X trên Trái đất cho thấy, tại chính tâm Ngân hà có một nguồn năng lượng cực mạnh có tên là SagittariusA. Rất có khả năng, chính nó là lỗ đen đã được đề cập ở trên. Gẩn đây, giả thuyết này được giới khoa học nhiệt tình ủng hộ, vì họ nhìn thấy một ngôi sao ở cách SagittariusA tới 17 giờ ánh sáng mà lại bay với vận tốc 5.000 km/s.

Một bằng chứng nữa cho sự hiện diện của siêu lỗ đen tại tâm thiên hà chính là chuẩn tinh, vật thể sáng nhất trong vũ trụ. Để giải thích cho số năng lượng khổng lồ mà chuẩn tinh phát ra, các nhà thiên văn học lại phải viện đến lỗ đen: trước khi bị lỗ đen hút mất, vật chất nóng lên và toả hết năng lượng ra ngoài. Khoa học gọi đây là hiện tượng “trút hơi thở cuối cùng”. Như vậy, chuẩn tinh được tạo ra do các lỗ đen có khối lượng lớn hơn Mặt trời hàng tỉ lẩn.