Tàu vũ trụ Parker Solar, với tốc độ kỷ lục 692.000 km/h, là vật thể nhân tạo nhanh nhất từng được ghi nhận. Tuy nhiên, tốc độ này vẫn còn chậm so với các thiên thể trong vũ trụ. Vậy, đâu là những thực thể nhanh nhất trong vũ trụ mà con người đã khám phá? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu.
Tốc Độ Ánh Sáng và Các Hạt Hạ Nguyên Tử
Theo kiến thức hiện tại, photon ánh sáng là thứ nhanh nhất trong vũ trụ, di chuyển với tốc độ 299.792 km/giây. Các hạt hạ nguyên tử khi ở trong máy gia tốc hạt hoặc trong các sự kiện thiên văn năng lượng cao cũng có thể đạt tới 99,9% tốc độ ánh sáng. Tuy nhiên, chúng quá nhỏ để quan sát trực tiếp. Vì vậy, việc tìm kiếm những vật thể nhanh nhất, đủ lớn để thấy được bằng mắt thường trở nên thú vị hơn.
Sự Mở Rộng Vũ Trụ và Vận Tốc Lùi Xa
Vũ trụ đang không ngừng mở rộng, đồng nghĩa với việc mọi vật thể đều đang tách xa nhau. Vật thể càng ở xa, tốc độ lùi xa của nó càng lớn. Do đó, vật thể chuyển động nhanh nhất vũ trụ cũng có thể là vật ở xa nhất. Kính viễn vọng không gian James Webb đã phát hiện ra nhiều ứng cử viên mới cho danh hiệu thiên hà xa nhất, và chắc chắn sẽ còn nhiều khám phá nữa trong tương lai. Tuy nhiên, đối với cư dân sống trong các thiên hà này, chúng không hề di chuyển nhanh. Họ chỉ thấy một số thiên hà rất xa đang di chuyển, còn thiên hà của họ dường như vẫn đứng yên. Để đơn giản hóa việc tìm kiếm, chúng ta sẽ tập trung vào các vật thể chuyển động nhanh nhất so với những vật thể ở gần.
Tàu Vũ Trụ và Các Hành Tinh Quay Quanh Sao Neutron
Tàu vũ trụ Voyager của nhân loại đạt tốc độ 532.000 km/h so với Mặt Trời, và có thể đạt tới 692.000 km/h nếu không có gì trục trặc. Tuy nhiên, tốc độ này vẫn còn quá chậm so với tốc độ của một số hành tinh quay quanh sao chủ. Ví dụ, hành tinh SWIFT J1756.9-2508b, một hành tinh khí khổng lồ quay quanh sao neutron, hoàn thành một vòng quỹ đạo chỉ trong 54,7 phút với tốc độ trung bình 766 km/s, tương đương 0,2% tốc độ ánh sáng. Hành tinh này có thể là phần lõi còn sót lại của một ngôi sao bị sao neutron “ăn mòn” lớp vỏ bên ngoài. Sự tồn tại của nó cho phép các nhà khoa học nghiên cứu về các điều kiện môi trường khắc nghiệt xung quanh sao neutron.
Hố Đen và Hành Trình Va Chạm
Các hố đen quay quanh nhau có thể đạt tốc độ nhanh hơn nhiều, nhưng thường chỉ được phát hiện qua sóng hấp dẫn sau khi hợp nhất. Một trường hợp đặc biệt là hai hố đen trong thiên hà PKS 2131-021, đang tiến dần đến sự va chạm sau 100 triệu năm. Khi chúng tiến gần đến ngưỡng va chạm, tốc độ của chúng tăng vọt lên gần tốc độ ánh sáng. Các nhà khoa học dự đoán rằng khoảng 10.000 năm nữa, hai hố đen này sẽ hợp nhất và tạo ra sóng hấp dẫn.
Những Ngôi Sao Bị “Bắn” Ra Với Tốc Độ Kinh Hoàng
Các ngôi sao có thể bị bắn ra khỏi thiên hà với tốc độ cực lớn, thường là do tương tác với hố đen hoặc các ngôi sao khác. Ví dụ, ngôi sao US 708 được cho là đã bị “bắn” ra khỏi thiên hà sau khi ngôi sao đồng hành của nó phát nổ. Điều này cho thấy rằng có thể có nhiều ngôi sao mờ hơn, thậm chí là các hành tinh, di chuyển với tốc độ cực cao trong vũ trụ.
Sao Neutron Quay Nhanh Nhất: PSR J1748-2446ad
PSR J1748-2446ad, cách Trái Đất khoảng 18.000 năm ánh sáng, hiện là thiên thể quay nhanh nhất trong vũ trụ được biết đến. Tốc độ quay tại xích đạo của nó đạt khoảng 70.000 km/s, tương đương 24% tốc độ ánh sáng. Ngôi sao này hoàn thành một vòng quay chỉ trong 0,0014 giây, tức là 716 vòng mỗi giây. Nó là một sao neutron, thường xuyên phát ra tín hiệu vô tuyến và từng bị nhầm là tín hiệu từ nền văn minh ngoài hành tinh. Tốc độ quay kinh ngạc này có được do quá trình co lại của vật chất trong lõi ngôi sao sau vụ nổ siêu tân tinh, bảo toàn mô men động lượng.
Mật Độ Và Trọng Lực Cực Lớn Của Sao Neutron
PSR J1748-2446ad có đường kính chỉ khoảng 30 km nhưng khối lượng gấp đôi Mặt Trời. Điều này khiến mật độ vật chất của nó đạt 100 triệu tấn/cm³ và trọng lực bề mặt cực kỳ lớn. Nếu có một ngọn núi trên sao neutron này, nó sẽ không cao quá 1mm. Sự liên kết mạnh mẽ của vật chất bởi lực hấp dẫn cực lớn cho phép các vật thể như sao neutron quay với tốc độ cao mà không bị tan rã.
Sự Tương Tác Với Sao Đồng Hành và Tiến Hóa Thành Lỗ Đen
PSR J1748-2446ad nằm trong một hệ sao đôi, và ngôi sao đồng hành của nó, dù nhỏ hơn nhiều so với Mặt Trời, lại có bán kính lớn gấp 5-6 lần. Sao neutron đang dần nuốt chửng ngôi sao đồng hành này. Nếu một ngôi sao khối lượng lớn bị nuốt chửng, lực hấp dẫn của sao neutron sẽ tăng lên, và nó có thể tiến hóa thành một lỗ đen.
Kết Luận
Vũ trụ chứa đựng vô vàn điều kỳ diệu và những con số tốc độ đáng kinh ngạc. Từ các photon ánh sáng, các hạt hạ nguyên tử đến các hành tinh, hố đen và sao neutron, mọi vật thể đều có những câu chuyện thú vị về tốc độ. Các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục khám phá và chắc chắn sẽ có những kỷ lục mới được thiết lập trong tương lai. Những khám phá này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về vũ trụ mà còn cho thấy sự nhỏ bé của nhân loại trong không gian bao la.