Ngày 11/02/2015, một nhóm các nhà vật lý của Trạm quan sát Sóng hấp dẫn bằng tia laser giao thoa (LIGO) ở Washington và Louisiana (Mỹ) công bố đã phát hiện được sóng hấp dẫn từ vụ "đụng độ" của hai lỗ đen cách chúng ta khoảng 1,3 tỷ năm ánh sáng.

Sóng hấp dẫn là hệ quả của lý thuyết tương đối rộng của Albert Einstein. Vì vậy, phát hiện là minh chứng rõ ràng cho sự đúng đắn của lý thuyết Einstein. Nhà khoa học từng tiên đoán về sóng hấp dẫn thuyết tương đối phổ quát của ông cách đây một thế kỷ. Theo giả thuyết này, không gian và thời gian quyện lại với nhau thành một thể là “không gian thời gian” (spacetime), tạo ra chiều thứ tư trong vũ trụ, bên cạnh khái niệm không gian 3 chiều chúng ta có trước kia.

Guardian đã phỏng vấn một số nhà khoa học Mỹ để đưa ra định nghĩa đơn giản và dễ hiểu nhất về sóng hấp dẫn.

Sóng hấp dẫn dễ hiểu hơn qua lý giải của các nhà khoa học

Mô phỏng sóng hấp dẫn được tạo ra từ hai ngôi sao lùn trắng trong nghiên cứu năm 2012. Ảnh: NASA

Daniel Holz, chuyên gia vật lý Đại học Chicago, Mỹ

Khi thả một món đồ chơi, lực hấp dẫn tương tác và kéo vật thể rơi xuống nền nhà. Chúng ta không thể nhìn thấy hay cảm nhận được lực này, nhưng nó vẫn luôn tồn tại. Trong vũ trụ xa xôi, các hố đen có lực hấp dẫn lớn hơn nhiều so với của Trái Đất. Lực hấp dẫn này mạnh đến mức thậm chí ánh sáng, như ánh sáng từ đèn pin, cũng có thể bị hút vào và không thể thoát ra ngoài.

Những hố đen này di chuyển rất nhiều trong không gian. Khi va chạm nhau, chúng tạo ra các sóng lớn, hay sự lan truyền nhiễu loạn khi có sự cố vũ trụ.

Albert Einstein từng tiên đoán về sóng hấp dẫn thuyết tương đối phổ quát của ông cách đây một thế kỷ. Nhưng chúng ta không hề biết cho đến khi có thể chế tạo một chiếc máy dò, giống như một chiếc tai lớn, để có thể "nghe" được nó. 

Vicky Kalogera, giáo sư vật lý và thiên văn Đại học Northwestern, Mỹ

Hãy tưởng tượng khi chúng ta chơi trò chơi quay, nắm tay nhau và quay vòng. Nếu kéo nhau trong khi đang quay, chúng ta có thể va chạm vào nhau và bị ngã. 

Các ngôi sao giống như những quả bóng bay xung quanh trong vũ trụ và khi già đi, chúng trở thành hố đen. Nhưng thậm chí khi già đi, chúng cũng có thể quay và va chạm vào nhau. Nếu điều đó xảy ra, nó sẽ giống như khi chúng ta nhảy vào hồ nước, khiến mặt hồ bắn nước tung toé và tạo gợn sóng lan ra khắp mặt hồ.

Sóng hấp dẫn chạy qua một vật thể sẽ làm thay đổi hình dạng, kéo dài và ép nó theo hướng sóng đang di chuyển, và để lại dấu vết rất nhỏ.

Fulvio Melia, giáo sư vật lý, toán học và thiên văn Đại học Arizona, Mỹ

Khi một con thuyền lớn nhấp nhô trên mặt biển, các vật thể nhỏ hơn nổi xung quanh nó, như phao cứu hộ hay chai nước, cũng sẽ dập dềnh theo dòng nước. 

Không gian giống như đại dương và tất cả các hành tinh, ngôi sao, thiên hà cũng tương tự những chiếc thuyền, vật thể trên bề mặt nó. Thậm chí dù chúng ta không thể cảm nhận được, vẫn có sóng trong không gian khiến Trái Đất chuyển động nhẹ. Những sóng này do lực hấp dẫn gây ra. 

Nếu coi lực hấp dẫn như nam châm và mọi thứ trong không gian đều có lực hấp dẫn, thì vật thể càng lớn, nam châm hút càng mạnh. Mặt trời đủ lớn để hút trái đất, trái đất hút mặt trăng và nhờ lực hấp dẫn, chúng hút nhau. Khác với việc con người muốn ôm và gần gũi nhau, chúng tạo ra sóng để thay thế. 

Việc đo đạc những sóng này không hề dễ dàng, cho đến khi các nhà khoa học phát hiện các sóng mạnh nhất sản sinh từ những xáo động mạnh nhất trong vũ trụ (khi hai lỗ đen va chạm), các ngôi sao khổng lồ phát nổ hoặc sự ra đời của vũ trụ cách đây khoảng 13,8 tỷ năm.

Brian Lantz, chuyên gia nghiên cứu tại Đại học Stanford, Mỹ

Nếu bạn đặt hai quả bóng bowling nặng trên một tấm bạt lò xo, tấm bạt lò xo sẽ uốn cong xuống, quả bóng bắt đầu lăn, di chuyển về phía nhau và có xu thế rơi về phía trung tâm. Những quả bóng nặng kéo căng tấm bạt lò xo và trong không gian, hố đen kéo căng vũ trụ theo cách tương tự. 

Tương tự khi những quả bóng va chạm và tạo ra một vụ nổ lớn, phát hiện về sóng hấp dẫn mở ra những chân trời mới cho thiên văn học. Nó cho phép việc đo đạc các ngôi sao, thiên hà và các hố đen từ rất xa dựa trên bức sóng mà chúng tạo ra.