Can a black hole be destroyed? - Fabio Pacucci

Translator: Da My Tran Ngoc Reviewer: Emily Nguyen

Black holes are among the most destructive objects in the universe.

Lỗ đen là một trong số cácc vật thể có sức tàn phá nhất vũ trụ.

Anything that gets too close to the central singularity of a black hole,

Bất cứ thứ gì tiến quá gần đến tâm của lỗ đen,

be it an asteroid, planet, or star,

dù là tiểu hành tinh, hành tinh, hay ngôi sao,

risks being torn apart by its extreme gravitational field.

đều có nguy cơ

bị trường hấp dẫn cực mạnh của nó nghiền nát.

And if the approaching object happens to cross the black hole’s event horizon,

Một vật vô tình vượt qua rìa của lỗ đen,

it’ll disappear and never re-emerge,

sẽ biến mất, không bao giờ trở lại.

adding to the black hole’s mass and expanding its radius in the process.

Quá trình này làm tăng khối lượng và bán kính lỗ đen.

There is nothing we could throw at a black hole

Dù có dùng thứ gì đi nữa,

that would do the least bit of damage to it.

cũng không thể khiển nó suy suyển.

Even another black hole won’t destroy it–

Ngay cả một lỗ đen khác cũng không thể phá hủy nó -

the two will simply merge into a larger black hole,

cả hai, đơn giản, sẽ hợp nhất thành một lỗ đen lớn hơn,

releasing a bit of energy as gravitational waves in the process.

giải phóng một ít năng lượng dưới dạng sóng hấp dẫn.

By some accounts,

Theo một số người,

it’s possible that the universe may eventually consist entirely of black holes

trong tương lai xa, cuối cùng, vũ trụ có thể chỉ toàn là lỗ đen.

in a very distant future.

And yet, there may be a way to destroy, or “evaporate,” these objects after all.

Xét cho cùng, có thể có một cách phá hủy, hay làm chúng "biến mất".

If the theory is true,

Nếu giả thuyết này đúng, tất cả những gì ta cần làm là chờ đợi.

all we need to do is to wait.

In 1974,

Năm 1974, Stephen Hawking đưa ra giả thuyết về một quá trình

Stephen Hawking theorized a process

that could lead a black hole to gradually lose mass.

có thể khiến lỗ đen mất dần khối lượng.

Hawking radiation, as it came to be known,

Giả thuyết này được biết đến với tên gọi Bức xạ Hawking,

is based on a well-established phenomenon called quantum fluctuations of the vacuum.

dựa trên một hiện tượng nổi tiếng gọi là thuyết Thăng giáng lượng tử.

According to quantum mechanics,

Theo nguyên lý lượng tử,

a given point in spacetime fluctuates between multiple possible energy states.

một điểm trong không gian dao động qua lại nhiều trạng thái năng lượng.

These fluctuations are driven by the continuous creation and destruction

Biến thiên lượng tử được tạo thành

từ sự hình thành và phá hủy liên tục các cặp hạt ảo,

of virtual particle pairs,

which consist of a particle and its oppositely charged antiparticle.

gồm hạt và phản hạt mang điện tích trái dấu.

Normally, the two collide and annihilate each other shortly after appearing,

Thông thường, rất nhanh sau khi sinh ra, cả hai va chạm, triệt tiêu lẫn nhau,

preserving the total energy.

bảo toàn năng lượng toàn phần.

But what happens when they appear just at the edge of a black hole’s event horizon?

Vậy điều gì sẽ xảy ra khi chúng xuất hiện ngay tại rìa lỗ đen?

If they’re positioned just right,

Ở vị trí thích hợp,

one of the particles could escape the black hole’s pull

một hạt thoát khỏi lực hút của lỗ đen, hạt còn lại bị hút vào bên trong.

while its counterpart falls in.

It would then annihilate another oppositely charged particle

Sau đó, bên trong rìa lỗ đen, chúng sẽ triệt tiêu lẫn nhau

within the event horizon of the black hole,

reducing the black hole’s mass.

làm giảm khối lượng lỗ đen.

Meanwhile, to an outside observer,

Tuy vậy, với người quan sát từ bên ngoài,

it would look like the black hole had emitted the escaped particle.

lỗ đen giống như giải phóng hạt ra ngoài.

Thus, unless a black hole continues to absorb additional matter and energy,

Như vậy, trừ khi tiếp tục hấp thụ vật chất và năng lượng,

it’ll evaporate particle by particle, at an excruciatingly slow rate.

lỗ đen sẽ chầm chậm biến mất từng chút một.

Chậm cỡ nào?

How slow?

A branch of physics, called black hole thermodynamics, gives us an answer.

Một nhánh của vật lý

gọi là Nhiệt động lực học lỗ đen đã cho ta câu trả lời.

When everyday objects or celestial bodies release energy to their environment,

Khi một vật dụng hằng ngày hay thiên thể giải phóng năng lượng vào môi trường,

we perceive that as heat,

ta cảm nhận nó dưới dạng nhiệt,

and can use their energy emission to measure their temperature.

và có thể dùng năng lượng phát xạ để đo nhiệt độ.

Black hole thermodynamics

Nhiệt động lực học lỗ đen

suggests that we can similarly define the “temperature” of a black hole.

chỉ ra ta có thể xác định nhiệt độ lỗ đen bằng cách tương tự.

It theorizes that the more massive the black hole,

Lý thuyết này cho rằng lỗ đen càng lớn, nhiệt độ càng thấp.

the lower its temperature.

The universe’s largest black holes

Lỗ đen lớn nhất trong vũ trụ

would give off temperatures of the order of 10 to the -17th power Kelvin,

có nhiệt độ khoảng 10^ -17 độ Kelvin,

very close to absolute zero.

rất gần với không độ tuyệt đối.

Meanwhile, one with the mass of the asteroid Vesta

Còn lỗ đen có khối lượng bằng khối lượng tiểu hành tinh Vesta

would have a temperature close to 200 degrees Celsius,

có nhiệt độ gần 200 độ C,

thus releasing a lot of energy in the form of Hawking Radiation

do đó, giải phóng nhiều năng lượng dưới dạng bức xạ Hawking

to the cold outside environment.

ra không gian lạnh giá bên ngoài.

The smaller the black hole,

Lỗ đen càng nhỏ, càng bị đốt nóng nhiều hơn,

the hotter it seems to be burning–

and the sooner it’ll burn out completely.

và sẽ nhanh mất hết toàn bộ năng lượng hơn.

Just how soon?

Nhanh cỡ nào?

Well, don’t hold your breath.

Ồ, đừng hồi hộp chờ đợi.

First of all, most black holes accrete, or absorb matter and energy,

Đầu tiên, hầu hết các lỗ đen lớn dần, hay hấp thụ vật chất và năng lượng,

more quickly than they emit Hawking radiation.

nhanh hơn giải phóng bức xạ Hawking.

But even if a black hole with the mass of our Sun stopped accreting,

Nhưng ngay cả khi lỗ đen có khối lượng bằng khối lượng Mặt trời

ngừng phát triển,

it would take 10 to the 67th power years–

cũng sẽ mất đến 10^67 năm-

many many magnitudes longer than the current age of the Universe—

nhiều hơn tuổi hiện tại của vũ trụ,

to fully evaporate.

để có thể biến mất hoàn toàn.

When a black hole reaches about 230 metric tons,

Khi khối lượng lỗ đen còn 230 tấn,

it’ll have only one more second to live.

nó chỉ còn đúng một giây để sống.

In that final second,

Trong giây cuối cùng đó,

its event horizon becomes increasingly tiny,

rìa của nó ngày càng thu hẹp,

until finally releasing all of its energy back into the universe.

cuối cùng, giải phóng toàn bộ năng lượng lại vào vũ trụ.

And while Hawking radiation has never been directly observed,

Dù không ai từng quan sát trực tiếp bức xạ Hawking,

some scientists believe that certain gamma ray flashes detected in the sky

một số nhà khoa học tin rằng vài tia gamma được phát hiện trên nền trời

are actually traces of the last moments

chính là dấu vết của những khoảnh khắc cuối cùng

of small, primordial black holes formed at the dawn of time.

của những lỗ đen nhỏ nguyên thủy, được hình thành từ buổi sơ khai.

Eventually, in an almost inconceivably distant future,

Cuối cùng, tại một tương lai xa, vô định,

the universe may be left as a cold and dark place.

vũ trụ có thể sẽ chỉ còn là một nơi tối tăm và lạnh lẽo.

But if Stephen Hawking was right,

Nhưng nếu Stephen Hawking đúng,

before that happens,

trước khi điều đó xảy ra,

the normally terrifying and otherwise impervious black holes

những lỗ đen thường đáng sợ và không thể phá hủy

will end their existence in a final blaze of glory.

sẽ kết thúc sự tồn tại của mình trong ánh sáng rực rỡ.