Tại sao bức ảnh chụp hố đen M87 gần đây lại quan trọng? Và tại sao nó lại mờ như vậy?

Câu trả lời được trả lời bởi Christopher Storm đến từ Đại học Copenhagen trên trang tri thức Quora, 7k upvote.

Gần đây tất cả chúng ta đều “chấn động” bởi 1 tin tức, mà đối với đa phần chúng ta (bao gồm cả tôi) đều không biết tại sao nó lại chấn động. Đó là bức ảnh chụp hố đen đầu tiên trong lịch sử nhân loại. Vậy tại sao nó lại quan trọng đến vậy? Cùng tìm hiểu 1 chút để chúng ta có cớ mà “chấn động” chung với thế giới nhé.

Thực ra bản thân bức ảnh thì nó cũng không quan trọng lắm. Nó chỉ đơn thuần là 1 kết quả của sự quan sát mà thôi. Mặc dù cho đến ngày hôm qua, chân trời sự kiện chỉ là 1 lý thuyết. Còn bây giờ, chúng ta đã có bằng chứng về nó.

Cái quan trọng ở đây là 5PB (5 perabytes, 1pb = 1 000 000gb) dữ liệu mà chúng ta thu thập được. Và tôi sẽ cố gắng giải thích đôi chút về bức ảnh này.

Đã bao giờ bạn tự hỏi tại sao chúng ta không dùng kính thiên văn Hubble để chụp bề mặt Mặt Trăng chưa? Nếu thế thì chúng ta sẽ có 1 bức ảnh kiểu này này:

Liệu nó có thể chụp được những bức ảnh gần hơn nữa chăng?

Ồ thực ra là không. Những hệ thống kiểu này thường bị giới hạn bởi kích cỡ của an-ten/len (kiểu như ống kính máy ảnh đó). Độ phân giải của Hubble quá nhỏ để có thể chụp được những bức ảnh nhỏ như các vật thể trên bề mặt Mặt Trăng. Hoặc bất kỳ chỗ nào tương tự.

Vậy thì tại sao nhìn bức ảnh bên trên lại rõ vậy?

Cái “thứ” mà bạn nhìn thấy trong bức ảnh kia, được gọi là Lagoon Nebula (các bạn có thể google từ khóa này, sẽ ra rất nhiều bức ảnh và video đẹp về nó luôn), cách chúng ta khoảng 5000 năm ánh sáng và có kích thước khoảng 110×50 năm ánh sáng. Diện tích trong bức ảnh cũng không được chính xác cho lắm. Chỉ là nó quá rộng lớn luôn đi. Một đám mây nhỏ trong này thôi cũng lớn hơn hệ Mặt Trời của chúng ta rồi. Lớn hơn cả chục lần ấy. “Chi tiết” chỉ là sản phẩm phụ của kích thước thôi.

Để thấy được chi tiết hơn, bạn cần ống kính lớn hơn (khoan nói về lý do, nó quá phức tạp) .

Quay lại với cái hố đen chúng ta đang bàn, Messier 87.

Cái hố đen mà chúng ta vừa chụp ảnh này, cách chúng ta 55 triệu năm ánh sáng. Xa hơn 10 nghìn lần so với tinh vân Nebula kia. Nhưng chiều rộng chỉ rơi vào khoảng 0.11 năm ánh sáng mà thôi.

Để chụp những thứ vừa “nhỏ” và xa thế này, chúng ta cần một kính viễn vọng lớn nhất có thể. Nên, Event Horizon đã biến cả Trái Đất thành 1 kính viễn vọng như thế.

Khi bạn đặt 2 kính viễn vọng ở 2 phía đối diện nhau của 1 hành tinh và làm cho chúng hoạt động giống hệt nhau, bạn sẽ có 1 ống kính với đúng kích thước của hành tinh đó. Càng nhiều kính viễn vọng thì càng tốt. Chúng hoạt động giống nhau, quan sát cùng 1 điểm, lưu lại mọi thứ. Và rồi một vài cá nhân thông minh không tưởng, viết ra một vài chương trình mạnh mẽ không tưởng để có thể ráp nối những mảnh dữ liệu kia lại với nhau.

Chưa đề cập đến việc, chúng ta không thể chụp thẳng 1 phát từ Trái Đất đến Messier 87. Còn có những ngôi sao và các thiên hà khác ở giữa nữa. Chúng ta có thể “nhìn xuyên qua” chúng bằng 1 cách. Tất cả những thực thể siêu lớn đều có 1 thứ mà chúng ta đã biết, gọi là “thấu kính hấp dẫn” (gravitational lens – là một hiện tượng thiên văn, xảy ra khi ánh sáng (và sóng điện từ nói chung) phát ra từ một vật thể bị lệch hướng trên đường đi dưới tác dụng của lực hấp dẫn khi qua gần các thiên thể khác)

Hố đen làm thấu kính hấp dẫn, bẻ cong các bức xạ phát ra từ thiên hà phía sau (Nguồn: wiki)

Ánh sáng đằng sau chúng bị bẻ cong xung quanh và tạo ra 1 vòng những hình ảnh bị bóp méo.

Chúng ta có thể nhắm thấu kính của chúng ta vào những vòng này và ghi lại những dữ liệu bị bóp méo đó. Và rồi lại 1 lập trình viên siêu thông minh nào đó lại giúp chúng ta “kéo phẳng” những hình ảnh này ra và giúp chúng ta nhìn được cái gì ở đằng sau. Để có thể chụp được M87, có lẽ họ phải làm công việc này vài lần (kéo phẳng những bức ảnh méo mó trong một bức ảnh méo mó của 1 bức ảnh méo mó khác)

Đó đại khái là những gì họ đã làm để có thể chụp được trung tâm của hố đen M87. Một kính viễn vọng có kích thước bằng cả 1 hành tinh.

Hãy tưởng tượng bạn dùng chiếc camera ở trên điện thoại và tìm ra cách có thể chụp được 1 bức ảnh của con kiến nằm bên kia Trái Đất bằng cách chụp ảnh phản chiếu của 1 chiếc gương được phản chiếu bởi 1 hình phản chiếu của 1 hình phản chiếu của 1 hình phản chiếu của 1 hình phản chiếu…. được đặt khắp hành tinh. Và có người đến nói với bạn là: Nhưng ảnh này hơi mờ.

Khi có người phàn nàn về việc tại sao bức ảnh chụp M87 lại mờ (việc mà bạn đã không làm, nhưng nhiều người khác làm), họ làm tôi nhớ tới việc tương tự khi họ nói về việc hình ảnh được livestream từ Trạm Vũ Trụ Quốc tế ISS. Họ – những người đã phàn nàn – thực sự không biết được rằng việc đó khó khăn tới dường nào.

Luôn vui tươi, hay cười, dễ nổi nóng.

1 Bình luận

  1. Cậu giải thích cho anh mấy điểm dek hiểu nổi:
    Ánh sáng của hố đen M87, mất 55 triệu năm để tới trái đất.Nhĩa là hình ảnh của chúng ta nhìn sẽ bị trễ 55 triệu năm. Tức hình ảnh của chúng ta chụp được là của 55 triệu năm trước?

Email của bạn sẽ được bảo mật.