Hỏi: Về sự hình thành và một số điều liên quan đến lỗ đen.
Đáp:
- Quá trình hình thành:
Các lỗ đen thông thường được hình thành từ cái chết của một sao siêu lớn, đủ lớn để cho một vụ nổ siêu tân tinh.
Khi các ngôi sao đốt cháy hết năng lượng của mình, chính xác là toàn bộ hydro đã kết hợp (phản ứng nhiệt hạch) để tạo ra Heli thì chúng không còn năng lượng giải phóng ra để cân bằng với lực hấp dẫn của bản thân hướng vào tâm nữa nên ngôi sao co lại.

Trong quá trình co lại này các hạt nhân Heli lại bị nén chặt và kết hợp tạo ra các hạt nhân nặng hơn (C, O hay hơn nữa), quá trình này giải phóng ra 1 lượng năng lượng làm cái vỏ ngoài phồng to (giai đoạn sao khổng lồ đỏ) trong khi lõi trong vẫn co lại rất nhanh.

Tới một mật độ nhất định, lõi trong bùng phát giải phóng năng lượng lần cuối cùng trong một vụ nổ lớn, năng lượng từ lõi sao phóng ra phá nát vỏ ngoài, đây là vụ nổ siêu tân tinh như đã nói (Supernova), phần vỏ bị phá nát này trở thành một đám khí bụi lớn gọi là tinh vân hành tinh (planetary nebula).

Lõi trong sau vụ nổ này tiếp tục co thêm và trở thành sau lùn trắng với những sao như Mặt Trời, tức là chúng trở thành một thiên thể chết bức xạ rất ít, rồi dần tắt hẳn không còn phát ra ánh sáng nữa. Với các sao lớn hơn 1,5 lần khối lượng Mặt Trời thì chúng tiếp tục co lại, co tới mức ấn các electron (điện tử) vào proton để trở thành neutron, khi đó toàn ngôi sao là một khối neutron với khối lượng riêng cực lớn và tốc độ quay cực cao, đó là các sao neutron (hay còn gọi là pulsar). Những sao có khối lượng lớn hơn nữa, khoảng 4-5 lần khối lượng Mặt Trời thì quá trình co lại chưa kết thúc ngay cả khi đã trở thành sao neutron. Vật chất bị nén tới mức tạo ra một vụ sụp đổ...

Trường hấp dẫn mô tả trong thuyết tương đối rộng của Einstein là không gian chịu ảnh hưởng của hấp dẫn do sự có mặt của khối lượng (giống như điện trường quanh vật mang điện), khi vật chất mang khối lượng này sụp đổ (nhưng bản thân khối lượng không mất đi) nó kéo theo sự biến dạng của trường hấp dẫn, hay là sự biến dạng của không gian xung quanh. Một vùng không gian quanh ngôi sao chết lúc này bị uốn cong thành một vùng khép kín (có thể hình dung dễ hiểu là dạng một khối cầu)...

Ngôi sao như mô tả trên đã trở thành một LỖ ĐEN (black hole) và vùng không gian khép kín nêu trên gọi là chân trời sự kiện (event horizon) của lỗ đen. Toàn bộ vật chất của lõi ngôi sao sụp đổ vào một điểm trung tâm của chân trời sự kiện gọi là điểm kì dị (singularity). Gọi là kì dị, đơn giản là vì nó khong tuân theo các định luật vật lý mà chúng ta đã có, tương tự như việc vụ nổ Big Bang hình thành nên vũ trụ, vì đơn giản là các định luật vật lý hiện nay chỉ mô tả không-thời gian tổng quát của vũ trụ ngày nay thôi.

- Một số điều liên quan đến hố đen:
1. Mọi vật chất chạm tới chân trời sự kiện của lỗ đen đều sẽ không có cơ hội quay trở lại vì lực hấp dẫn quá lớn, kể cả ánh sáng.
2. Không giống như trong các bộ phim viễn tưởng, chúng ta sẽ chẳng thể nào sống sót khi bị cuốn vào một lỗ đen, không một loại tàu thăm dò, tên lửa, vật thể nào đi vào lỗ đen mà không bị xé vụn chứ đừng nói đến chuyện có thể "đi đến vũ trụ khác" !
3. Chúng ta không thể quan sát một lỗ đen vì đơn giản nó không phát sáng, ánh sáng không thể thoát ra khỏi chân trời sự kiện của nó. Chúng ta chỉ biết ở một nơi nào đó có một lỗ đen tồn tại nhờ vào tác động của nó đến môi trường xung quanh như việc bẻ cong ánh sáng hoặc khi nó đang hút vật chất của ngôi sao đồng hành.
4. Ở trung tâm mỗi thiên hà được dự đoán đều tồn tại một lỗ đen siêu khổng lồ, cả Ngân Hà của chúng ta cũng vậy.
5. Khi Mặt trời chết đi, nó sẽ không trở thành một lỗ đen.
6. Có một giả thuyết để cân bằng với lý thuyết về lỗ đen là lỗ trắng. Lỗ đen hút vật chất, ngược lại, lỗ trắng cho vật chất đi ra bên ngoài ở một không gian, hoặc một vũ trụ khác. Để liên kết lỗ đen và lỗ trắng là giả thuyết về lỗ sâu.