Bắt Chước Sư Phụ Yoda

Phải đến khi phát minh ra các kính thiên văn vô tuyến hiện đại hơn trong những thập niên sau đó người ta mới tháo gỡ được bí ẩn của nhân Dải Ngân Hà. Giữa những năm 1970, hình ảnh radio đã hé lộ ba thiên thể không phải sao khác nhau trong nhân. Hai trong số đó giống hệt như sương mù hay những đám mây, được đặt tên là Sagittarius Đông và Sagittarius Tây (được đặt theo tên Sagittarius, cung thủ, chòm sao mà nhân Ngân Hà nằm ở đó trên bầu trời ban đêm của Trái Đất). Thiên thể thứ ba, giống hệt một dấu chấm, là nguồn phát sóng radio cực mạnh nằm ở ngay tại trung tâm thiên hà, mang tên Sagittarius A* (đọc là A-sao).

Trong một thời gian dài, các nhà thiên văn lúng túng với Sagittarius A*. Nó rõ ràng là quá mạnh mẽ và nóng đối với một ngôi sao thông thường. Thực tế, nghiên cứu cho thấy nó nóng hơn bất kỳ thiên thể nào trong Dải Ngân Hà. Trong những năm 1980 và 1990, các hình ảnh rõ nét hơn về nhân này được chụp bằng các kính thiên văn hồng ngoài, nó có thể nhìn xuyên qua hầu hết các lớp khí và bụi. Những bực hình này cho thấy những sợi khí khổng lồ đang xoáy quanh Sagittarius A*. Những thông tin chi tiết hơn được hé mở vào năm 1997 do hai nhà thiên văn học người Đức Andrea Eckart và Reinhard Genzel, họ đã thông báo rằng họ đã vẽ được chuyển động điên cuồng của bảy mươi ngôi sao gần thiên thể ở tâm nhất. Theo Zimmerman:

Họ tìm thấy nhiều ngôi sao vạch qua bầu trời với vận tốc khủng khiếp, và những ngôi sao càng gần Sagittarius A* thì chuyển động càng nhanh. Các ngôi sao với khoảng cách hơn nửa năm ánh sáng di chuyển với vận tốc bé hơn 100 dặm một giây. Lại gần, vận tốc tăng lên 500 dặm một giây, và ngôi sao gần Sagittarius A* nhất, tên S1, có vận tốc lớn nhất, vào khoảng 900 dặm một giây. Hơn nữa, eckart và Gnezel tìm thấy 100 ngôi sao gần nhất có vẻ chuyển động cùng chiều kim đồng hồ ,ngược với chiều quay của các thiên thể còn lại trong Dải Ngân Hà. Điều này cho thấy chúng là một phần của một cái bánh rán lớn gồm các vì sao quay quanh một điểm vô hình. Tại tâm của vòng xoáy sao này là nguồn phát sóng radio Sagittarius A*, thiên thể không giống bất kỳ ngôi sao nào khác trên trời và không có chuyển động thấy được.39

Thành viên của hội đồng khoa học giờ đây đã gần như đồng ý với lòng tin của họ rằng Sagittarius A* là một hố đen siêu nặng. Về việc chúng nặng bao nhiêu, có nhiều đánh giá xuất hiện trong những năm 1990, và phổ biến nhất là khoảng 2,6 ngàn khối lượng Mặt Trời. Tuy nhiên, và Tháng Mười 2002 các kết quả của một cuộc nghiên cứu của Rainer Schödel, thuộc Germany’s Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Viện nghiên cứu Max Plack về vật lý ngoài Trái Đất của Đức), cho thấy khối lượng lớn hơn của hố đen khổng lồ đó -- gấp 3,7 ngàn lần khối lượng Mặt Trời.

Để đo khối lượng của Sagittarius A*, các nhà khoa học quan sát vận tốc của vật chất quay quanh nó và tính toán khối lượng của thiên thể trung tâm có thể có để tạo ra những chuyển động như vậy. “Cũng tương tự những gì Sư phụ Yoda và các môn đệ của mình [trong loạt phim Star Wars] thấy khi cố gắng xóa một hành tinh khỏi danh sách Jedi [bằng cách dò tìm dấu hiệu hấp dẫn của hành tinh],” William Keel nói, “các nhà thiên văn học có thể thấy được sự tồn tại của thiên thể này.”40

Con Gà hay Quả Trứng?

Đã hút và tiêu thụ hơn 3 nghìn ngôi sao, Sagittarius A* chắc chắn nặng hơn nhiều các ngôi sao và các hố đen trung bình (không cần kể đến các hố đen siêu nhỏ). Các bằng chứng ngày càng nhiều lại cho thấy vòng đời của người khổng lồ này vẫn còn lâu mới kết thúc. Như Keel chỉ ra, “Ngay cả với khối lượng bằng 3 nghìn Mặt Trời cộng lại, hố đen này vẫn còn khá bình thường so với chuẩn của các thiên hà khác.”41

Thực tế, các nhà thiên văn học đã nghiên cứu sâu hơn về nhân các thiên hà và vẫn tiếp tục phát hiện ra những hố đen cực kỳ nặng trong nhiều thiên hà ở xa. Thiên hà Andromeda gần đây, ví dụ, chứa một hố đen nặng 30 ngàn khối lượng Mặt Trời trong nhân. Một thiên hà tên NGC 4496B có hố đen ở tâm được đo là khoảng 500 ngàn khối lượng Mặt Trời, và nhân của thiên hà NGC 4261 đặc biệt với một thiên thể vô cùng lớn nặng khoảng 1,2 tỷ khối lượng Mặt Trời. Điều này cho thấy rằng có thể không có một giới hạn vật lý nào cho kích thước của các hố đen siêu nặng.

Vì vậy, thực tế là những người khổng lồ này có vẻ là một đặc trưng không thể thiếu của các thiên hà và việc chúng đang trên đường ăn nhân thiên hà cắc chắn là đáng kể. Hiện nay rõ ràng các hố đen thiên hà siêu nặng có ảnh hưởng mạnh mẽ tới cấu trúc, phát triển và định miệnh của các thiên hà. Nhà văn khoa học Steve Nadis nói, “Bằng chứng mới mạnh mẽ cho thấy một mối liên hệ mật thiết hơn nhiều so với suy nghĩ của các nhà thiên văn học về các thiên hà và các hố đen siêu nặng đang thống trị tại nhân của chúng.”42

Nhưng mối liện hệ vũ trụ to lớn này hiện nau vẫn còn mơ hồ với các nhà khoa học. Trọng tâm của vấn đề được đưa ra là sự thay đổi của câu hỏi cũ “gà hay trứng” , trong trường hợp này, cái gì xuất hiện đầu tiên, những thiên hà hay các hố đen? Một vài nhà thiên văn học cho rằng các thiên hà và hố đen trung tâm của chugns hình thành từ “bên ngoài vào.” Nói cách khác, khí và bụi xoáy vòng đặc lại hình thành các sao và thiên hà, và qua thời gian, vài sao khổng lồ trong nhân suy sập thành hố đen, tới lượt mình, chúng lại hòa với nhau tạo thành những hố đen nặng thật sự.

Sagittarius A* Xé Nhỏ một Ngôi Sao

Trong đoạn trích này từ ấn phẩm Tháng Mười 2001 của tạp chí Astronomy, nhà văn khoa học Robert Zimmerman mô tả khả năng về nguồn gốc của Sagittarius Đông. Giờ đây người ta tin rằng nó là tàn dư siêu sao mới bất thường được tạo ra từ tác động hấp dẫn mạnh mẽ của hố đen Sagittarius A*.

Sagittarius Đông giờ được tin rằng là một bong bóng khổng lồ, có thể là tàn dư siêu sao mới lớn nhất được biết tới, được hình thành ít hơn 100.000 năm về trước và thậm chí có thể là mới đâu là 10.000 năm về tước. Mặc dù nó che khuất Sagittarius Tây [một khu vực giống mây gần đó] và Sagittarius A*, thiên thể nằm sau cả hai cái trên. Các nhà thiên văn học tin rằng năng lượng để thổi ra lớp vỏ khí trong một khu vực đặc nhưu vậy phải mạnh hơn 50 lần so với vụ nổ siêu sao mới mạnh nhất. Cái gì có thể tạo ra năng lượng lớn nhưu vậy vẫn là một thách thức đối với các nhà thiên văn học. Một số giải thuyết rằng Sagittarius Đông được tạo thành khi một ngôi sao đứng cách 50 ngàn dặm hố đen trung tâm và đã bị xé vụ ra do lực hấp dẫn mạnh.
Ngược lại, những người khác lại theo giả thuyết “từ trong ra.” Theo thuyết này, Asimov nói, “hố đen có thể hình thành trước và trở thành một ‘hạt giống,’ thu hút các vì sao lại với nhau như một cái đĩa bồi thêm siêu lớn của chúng mà sau này trở thành các cụm và thiên hà.”43 Những các hạt giống này hình thành ở đâu, không ai biết. Chúng có thể bằng một cách nào đó được hình thành từ Vụ Nổ Lớn cùng với các hố đen siêu nhỏ.

Cái gì hình thành trước -- thiên hà hay hố đen -- có vẻ cả hai lớn lên và phát triển cùng nhau. Cuối 2000, nhà thiên văn học Michael Merrifield và đồng sự của mình tại Trường đại học Nottingham, tại Anh, tìm ra một mối liên quan giữa tuổi của thiên hà và khối lượng của hố đen siêu nặng tại tâm của chúng. Rất đơn giản, thiên hà càng già thì hố đen tại tâm càng nặng. “Chúng tôi đang đo khoảng thời gian hố đen lớn lên,” Merrifield giải thích, “và nó có vẻ so sánh được với thiên hà chủ. Vì vậy thật sự là chúng đang phát triển cùng nhau.”44
 
Trong tâm của đám mây khí này là Sagittarius A*, thiên thể mà các nhà thiên văn học tin rằng là một hố đen khổng lồ.
 
Phát hiện mới này đưa ra một câu hỏi quan trọng. Nếu hố đen tiếp tục phát triển và tiêu thụ thiên hà của nó, thì tại sao các nhà thiên văn học không thể thấy được một vài thiên hà đang trong cơn hấp hối vì đã gần bị hút hết do con quái vật của mình? Câu trả lời đáng tin cậy nhất là vũ trụ chưa đủ già như vậy. Thực tế, hiện nay con người đang tồn tại ở thời điểm và vòng đời của vũ trụ đang ở giai đọan hầu hết các hố đen thiên hà đang ở giai đoạn thanh niên cỡ khoảng vài nghìn tới vài tỷ khối lượng Mặt Trời. Từ giả thuyết này, nếu con người có thể bằng cách nào đó du hành về tương lai, họ sẽ thấy vài hố đen thiên hà với vài cục tới vài trăm tỷ khối lượng mặt trời đang ngấu nghiến những mảnh còn lại của các thiên hà cha mẹ.
 

Các ngôi sao trong tâm của thiên hà M87 bị ép chặt và chuyển động rất nhanh, người ta đoán rằng chúng đang chuyển động quanh một hố đen nặng.

Vũ Trụ Dao Động

Nếu viễn cảnh này đúng, vậy những hố đen khổng lồ đang tiêu thụ các thiên hà có ý nghĩa gì tới tương lai của con người và những trí thông minh khác có thể đang tồn tại trong vũ trụ bao la kia? Trước tiên, quá trình phải mất một thời gian dài, có thể là ba mươi, năm mươi, hay hàng trăm tỷ năm hoặc hơn thế nữa. Vậy hầy hết các thiên hà và các xã hội văn minh không bị đe dọa ngay. Tuy nhiên, rốt cuộc, Sagittarius A* sẽ hút hết các vật chất thông thường xung quanh nó, gồm cả Mặt Trời và các hành tinh của nó. Sau bữa ăn khổng lồ này, cái hố đen báo phì sau đó sẽ trôi nổi trong không gian cho đến khi nó gặp hố đen khổng lồ khác đã ngấu nghiến hết thiên hà của mình. Và lực hấp dẫn khủng khiếp chắc chắn sẽ kéo hai thiên thể phi thường này lại gần nhau hơn và hòa với nhau bằng một cái ôm tự hủy diệt.

Đưa chuỗi sự kiện có thể xảy ra trong tương lai này xa hơn và xa hơn, sau nhiều niên kỷ không thể biết tất cả những hố đen thiên hà -- đều chưa tất cả vật chất hình thành nên vũ trụ -- sẽ hòa vưois nhau thành một con quái vật hố đen khổng lồ. Ta chỉ có thể đoán định mệnh của vật thể vũ trụ kinh khủng này. Nhưng các nhà thiên văn học mặc định rằng kết cục của vũ trụ hiện tại sẽ bằng một cách nào đó tạo ra sự hình thành của một vũ trụ mới. Có lẽ sẽ có một Vụ Nổ Lớn mới, nơi đó vật chất vô tận sẽ bắn ra ngoài từ một điểm trung tâm và chầm chậm kết hợp thành các sao, thiên hà, hành tinh, và tương tự vậy. Và cũng thật hợp lý, các hố đen vũ trụ mới sẽ hình thành. Và qua thời gian, chúng sẽ chầm nhưng chắc tạo ra một vòng đời mới về sự phát triển và hòa làm một. Các nhà thiên văn học gọi trường hợp giả định về vật chất liên tục kết hợp và tái sinh này là “vũ trụ dao động” (oscillating universe).

Truy Tìm sự Bắt Đầu Rõ Ràng

Trong đoạn trích này từ cuốn sách Hố Đen của nhà khoa học John Taylor, ông đã chỉ ra vũ trụ hiện tại phát triển từ một hố đen chứa những tàn dư còn lại của một vũ trụ trước đây là một khó khăn để con người nhận thức được vì nó không chỉ rõ quá trình của sự bắt đầu.

Câu hỏi khó nhất để trả lời là vũ trụ của chúng ta bắt đầu từ đâu? Nếu chúng ta trả lời nó bắt đầu từ một nơi nào đó, mang lại hiện trạng của nó hiện nay bằng các định luật vật lý, chúng ta chỉ cần đưa nơi đó, nơi mà được lấp đầy những thứ nó có trước khi có chúng ta và những vật chất của chúng ta hiện có xung quanh, vào thế giới hiện tại của chúng ta. Vậy sau đó chúng ta hỏi lại, vậy những cái mới đó thực ra đến từ đâu? Và bất cứ câu trả lời nào cho câu hỏi đầu tiên của chúng ta cũng đều sai, vì nó sẽ dẫn chúng ta tới một chuỗi vô tận những câu hỏi tương tự…. Nhưng chúng ta có thể cố tìm hiểu thế giới của mình, như chúng ta biết hiện nay, xuất phát từ đâu. Chúng ta có thể làm vậy bằng cách phỏng đoán rằng vũ trụ hiện tại của chúng ta bật ra từ trạng thái cuối cùng của sự suy sập của một hố đen xoay tròn của một vũ trụ khác, bắn ra khỏi tâm của hố đen đó…. Điều đó có thể có hoặc không hợp với kinh nghiệm thực tế khi chúng ta tìm kiếm chúng đủ cẩn thận, nhưng nó cũng vẫn để lại một câu hỏi, đó là chúng ta phải giải thích được vũ trụ trước kia hình thành từ đâu.
Và cũng thật tự nhiên khi băn khoăn về cái gì sẽ xảy đến với con người trong vụ co sau chót này, khi tất cả vật chất trong vũ trụ hiện tại sát nhập lại thành một hay nhiều hố đen phi thường. Tuy nhiên, có vẻ con người, ít nhất là trong dạng hiện tại, sẽ không tồn tại trong hàng tỷ năm tính từ bây giờ. Nếu giống nòi của chúng không tuyệt chủng, thì nó cũng đã có những thay đổi thể xác lẫn tinh thần, đủ đề hoàn toàn không nhận ra con người đang sống hiện nay. Tuy nhiên, ít nhất vẫn có khả năng hậu duệ của chúng ta, dù trong dạng gì đi nữa, cũng sẽ ở đâu đó chứng kiến cái kết thúc tuyệt đỉnh ở đó tất cả sẽ trở thành một hố đen vũ trụ. Họ có thể vẫn tồn tại trong vụ co cuối cùng đó không? John Taylor đưa ra câu trả lời cho nghi vấn này:

Định mệnh của vũ trụ vật lý là rất thê thảm…. Nó sẽ co lại dạng cơ bản nhất của mình hết mức có thể, để tạo ra một hố đen vũ trụ, hoặc nó sẽ chầm chậm bị hút và các hố đen địa phương, và cũng bị ném ra khỏi sự tồn tại như ta đã biết…. Tại kết cục đó, [chúng ta chắc chắn sẽ đối diện với kết thúc vật lý, vì vậy] chúng ta chỉ có thể nhờ cậy đến linh hồn của mình, nếu chúng tồn tại, để bảo quản chúng ta…. Chỉ khi vũ trụ có thể dồi ngược trở lại sau khi suy sập thì những linh hồn này mới có cơ hội quay trở lại…. Có rất ít bằng chứng cho thấy sự dồi lại đó có thể xảy ra, nhưng nếu có thể, thì khi đó ta mới có thể trông đợi vào bất cứ hình thái bất diệt nào.45
 
 39. Zimmerman, “Heart of Darkness,” p. 46.
40. Keel, “Quasars Explained,” p. 40.
41. Keel, “Quasars Explained,” p. 40.
42. Steve Nadis, “Here, There, and Everywhere?” Astronomy, February
2001, p. 34.
43. Asimov, Collapsing Universe, pp. 191–92.
44. Quoted in Nadis, “Here, There, and Everywhere?” p. 37.
45. Taylor, Black Holes, p. 182.

Hết chuơng 5

(Còn nữa...)

Trịnh Khắc Duy - PAC