Bạn hãy tưởng tượng một nơi mà thời gian dừng lại, ánh sáng bị bẻ cong, nơi mà lực hấp dẫn mạnh đến mức không gì có thể thoát ra được. Nó còn là nơi phá vỡ tất cả các định luật vật lý và ẩn chứa những bí ẩn của vũ trụ.
Hố đen là một vùng không gian có mật độ vật chất cao đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi lực hấp dẫn của nó. Ranh giới của hố đen được gọi là chân trời sự kiện, ngoài đó không thể nhìn thấy hoặc nghe thấy gì. Xung quanh chân trời sự kiện, có một đĩa khí và bụi xoáy gọi là đĩa bồi tụ, đĩa này nóng lên do ma sát và phát ra bức xạ.
Kích thước và hình dạng của hố đen phụ thuộc vào khối lượng và vòng quay của nó. Khối lượng của hố đen quyết định độ lớn của chân trời sự kiện. Vòng quay của hố đen xác định tốc độ quay của nó và hình dạng của nó bị biến dạng như thế nào. Một số hố đen có hình cầu, trong khi những hố đen khác dẹt hoặc xoắn.
Có nhiều loại hố đen khác nhau, tùy thuộc vào cách chúng hình thành và kích thước của chúng. Các hố đen nhỏ nhất được gọi là các hố đen nguyên thủy, có thể đã hình thành trong những khoảnh khắc đầu tiên của Vụ nổ lớn. Chúng có thể nhỏ như một nguyên tử hoặc lớn như một ngọn núi. Các hố đen phổ biến nhất được gọi là hố đen sao, hình thành khi các ngôi sao khối lượng lớn sụp đổ vào cuối vòng đời của chúng. Chúng có thể lớn như mặt trời hoặc lớn như một thành phố. Các hố đen lớn nhất được gọi là các hố đen siêu lớn, nằm ở trung tâm của các thiên hà. Chúng có thể lớn bằng hàng triệu hoặc hàng tỷ mặt trời.
Các hố đen có thể tương tác với nhau và với các vật thể khác trong không gian. Khi hai hố đen quay quanh nhau, chúng tạo ra các gợn sóng trong không - thời gian gọi là sóng hấp dẫn, có thể được phát hiện bằng các thiết bị đặc biệt trên Trái đất. Khi hai hố đen hợp nhất, chúng tạo ra một hố đen lớn hơn và mạnh hơn, phát ra một đợt sóng hấp dẫn.
Nhưng điều gì xảy ra bên trong hố đen? Điều gì nằm ngoài chân trời sự kiện? Đây là một trong những bí ẩn chưa có lời giải của hố đen. Theo thuyết tương đối rộng mô tả lực hấp dẫn và không - thời gian, bên trong hố đen có một điểm có mật độ vô hạn và thể tích bằng không, được gọi là điểm kỳ dị, nơi tập trung tất cả vật chất và năng lượng của hố đen. Tuy nhiên, theo lý thuyết cơ học lượng tử, mô tả vật chất và năng lượng ở cấp độ nhỏ nhất, một điểm như vậy không thể tồn tại, bởi vì nó sẽ vi phạm nguyên lý bất định và các định luật tự nhiên khác. Do đó, có sự mâu thuẫn giữa hai lý thuyết này cần được giải quyết.
Một bí ẩn khác chưa có lời giải về hố đen là điều gì sẽ xảy ra với một người khi rơi vào hố đen. Theo một số tính toán, một người khi đi qua chân trời sự kiện sẽ trải qua một hiện tượng gọi là hiện tượng spaghettification, nơi họ sẽ bị kéo căng và xé toạc bởi lực hấp dẫn cực lớn và lực thủy triều. Theo các tính toán khác, một người khi đi qua chân trời sự kiện sẽ không thấy gì bất thường và sẽ tiếp tục rơi cho đến khi họ chạm tới điểm kỳ dị. Tuy nhiên, một số nhà vật lý đã đề xuất các kịch bản thay thế, chẳng hạn như lỗ sâu đục, lỗ trắng, vũ trụ song song hoặc tường lửa lượng tử, có thể ngăn chặn hoặc sửa đổi các kết quả này.
Hố đen là những vật thể hấp dẫn và bí ẩn tiết lộ giới hạn hiểu biết của chúng ta và truyền cảm hứng cho trí tưởng tượng của chúng ta. Có lẽ một ngày nào đó chúng ta sẽ có thể mở khóa những bí mật của họ và khám phá những gì nằm ngoài chân trời sự kiện.