Đối với các nhà khoa học theo dõi sóng hấp dẫn truyền về từ không gian sâu thẳm, GW250114 là một sự kiện thực sự phi thường. Đây là tín hiệu sóng hấp dẫn chính xác nhất từng được ghi nhận từ một cặp hố đen đang hợp nhất, mang đến cho các nhà nghiên cứu cơ hội hiếm có để kiểm nghiệm chặt chẽ thuyết hấp dẫn của Albert Einstein, còn gọi là thuyết tương đối rộng.

“Điều tuyệt vời là sự kiện này gần như giống hệt sự kiện đầu tiên mà chúng tôi quan sát được cách đây 10 năm, GW150914. Lý do khiến nó rõ ràng hơn hẳn hoàn toàn là vì các thiết bị dò của chúng tôi đã chính xác hơn rất nhiều trong suốt 10 năm qua,” nhà vật lý Keefe Mitman của Đại học Cornell, Nghiên cứu viên Sau Tiến sĩ Hubble của NASA tại Trung tâm Vật lý Thiên văn và Khoa học Hành tinh Cornell (thuộc Trường Nghệ thuật và Khoa học), cho biết.

Sự Hợp Tác Toàn Cầu Đằng Sau Khám Phá

Mitman là một trong các tác giả của nghiên cứu phân tích tín hiệu này, mang tên “Quang phổ học hố đen và các phép kiểm tra thuyết tương đối rộng với GW250114”, được công bố trên tạp chí Physical Review Letters vào ngày 29 tháng 1. Nghiên cứu được thực hiện bởi Cộng tác Khoa học LIGO, phối hợp cùng Cộng tác Virgo tại Ý và Cộng tác KAGRA tại Nhật Bản. Các nhà khoa học của Cornell đã tham gia sâu vào nỗ lực LIGO–VIRGO–KAGRA ngay từ khi dự án bắt đầu vào đầu những năm 1990.

Sóng hấp dẫn mang tên GW250114 được tạo ra khi hai hố đen va chạm và hợp nhất với nhau, tạo ra các gợn sóng lan truyền trong không-thời gian. Tín hiệu này đã được các Đài Quan sát Sóng Hấp dẫn Giao thoa Laser (LIGO) đặt tại Hoa Kỳ ghi nhận vào ngày 14 tháng 1 năm 2025.

Sóng hấp dẫn được đặt tên theo ngày phát hiện, và nhóm LIGO–VIRGO–KAGRA đã công bố sự kiện này rộng rãi vào tháng 9 năm 2025. Theo phân tích của các nhà nghiên cứu, tín hiệu này phù hợp hoàn toàn với các dự đoán của thuyết tương đối rộng. Tuy vậy, các nhà khoa học tin rằng những vụ hợp nhất hố đen trong tương lai có thể sẽ thể hiện hành vi khác, mở ra cơ hội khám phá các định luật nền tảng chi phối vũ trụ.

Lắng Nghe “Tiếng Ngân” Của Một Hố Đen

Khi hai hố đen hợp nhất, hố đen mới hình thành sẽ dao động giống như một chiếc chuông đang rung. Mitman giải thích rằng các dao động này tạo ra những “tông” riêng biệt, được xác định bởi hai đại lượng: tần số dao động và thời gian tắt dần. Việc phát hiện một tông duy nhất cho phép các nhà khoa học ước tính khối lượng và độ quay của hố đen kết quả. Nếu phát hiện được từ hai tông trở lên, họ có thể thực hiện nhiều phép đo độc lập đối với chính những đại lượng đó, đúng như dự đoán của thuyết tương đối rộng.

“Nếu hai phép đo này khớp với nhau, về cơ bản bạn đang xác nhận thuyết tương đối rộng,” Mitman nói. “Nhưng nếu bạn đo được hai tông không tương ứng với cùng một tổ hợp khối lượng và độ quay, thì bạn có thể bắt đầu khảo sát mức độ sai lệch so với các dự đoán của thuyết tương đối rộng.”

Trong trường hợp của GW250114, tín hiệu đủ mạnh để các nhà nghiên cứu đo được hai tông riêng biệt và đặt ra các giới hạn cho tông thứ ba. Tất cả các phép đo này đều phù hợp với lý thuyết của Einstein.

Vì Sao Các Nhà Vật Lý Theo Dõi Những Sai Lệch

Điều gì sẽ xảy ra nếu các tông đó không khớp với nhau?

“Khi đó, với tư cách là các nhà vật lý, chúng tôi sẽ có rất nhiều việc phải làm để cố gắng giải thích điều gì đang diễn ra và đâu mới là lý thuyết hấp dẫn thực sự của vũ trụ,” Mitman cho biết. Ông và các cộng sự tin rằng có khả năng các phát hiện sóng hấp dẫn trong tương lai sẽ không hoàn toàn tuân theo thuyết tương đối rộng, từ đó hé lộ những câu hỏi chưa có lời giải.

Nhiều nhà vật lý vốn đã nghi ngờ rằng thuyết tương đối rộng không thể là mô tả cuối cùng về hấp dẫn. Như Mitman lưu ý, lý thuyết này không giải thích được các hiện tượng hấp dẫn liên quan đến năng lượng tối và vật chất tối, đồng thời cũng sụp đổ khi các nhà khoa học cố gắng dung hòa nó với các định luật mô tả thế giới lượng tử.

“Phải có một cách nào đó để giải quyết nghịch lý này nhằm khiến lý thuyết hấp dẫn của chúng ta tương thích với cơ học lượng tử,” Mitman nói. “Theo hướng đó, chúng tôi kỳ vọng sẽ tồn tại một số sai lệch so với dự đoán cổ điển của Einstein, nơi bạn có thể thấy các dấu hiệu của hấp dẫn lượng tử in dấu lên những tín hiệu sóng hấp dẫn này.

“Hy vọng là một ngày nào đó chúng ta sẽ quan sát được những sai lệch đó, và chúng sẽ giúp định hướng cho chúng ta trong việc tìm ra lý thuyết hấp dẫn lượng tử thực sự.”