Bài giảng Thiên văn học - Bài: Big bang và sự tiến triển của vũ trụ

VIETNAM ASTRONOMY & COSMOLOGY ASSOCIATION

CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI?

Ba câu hỏi cơ bản của nhân loại

Chúng ta là ai? Chúng ta từ đâu tới? Chúng ta sẽ đi về đâu?

Theo truyền thuyết của người Iroquois, thế giới được xây dựng trên lưng một con rùa (The Great Turtle)

CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI?

Trong thần thoại Hy Lạp, vũ trụ ra đời từ một đám hỗn độn (Chaos), các vị thần và thế giới loài người đều sinh ra từ đây.

CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI?

Theo người Hindu, vũ trụ được tạo thành từ một quả trứng. Truyền thuyết này gợi ý sự liên quan tới lý thuyết ngày nay.

CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI?

Theo đạo Thiên Chúa, Jesus đã tạo ra thế giới trong 7 ngày.

CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI?

Sự phát triển của khoa học thực nghiệm cho chúng ta cái nhìn rõ nét và có cơ sở về sự ra đời và tiến triển của vũ trụ.

Chúng ta đã biết những gì?

CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI?

SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ

Đến thế kỉ 20, công nghệ kính thiên văn phát triển và con người đã có thể quan sát và biết tới các thiên hà khác.

SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ

Các quan sát của Edwin Hubble năm 1929 cho thấy các thiên hà đang dịch chuyển ra xa chúng ta theo mọi hướng với vận tốc tỷ lệ với khoảng cách của chúng.

SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ

DỊCH CHUYỂN ĐỎ

Quan sát của Hubble cho thấy các thiên hà ở rất xa đều có quang phổ dịch về phía đỏ, cho thấy chúng đang đi ra xa khỏi chúng ta (hiệu ứng Doppler). Vận tốc dịch chuyển có thể được tính ra qua độ dịch bước sóng.

v = c.z

z = Dl/l0

z: hệ số dịch chuyển đỏ Dl: độ dịch bước sóng l0: bước sóng phát ra ban đầu v: vận tốc dịch chuyển c: vận tốc ánh sáng (c ~ 3.108 m/s)

Vạch hấp thụ trong quang phổ một sao như Mặt Trời

Ví dụ về vạch hấp thụ trong quang phổ một sao khác

DỊCH CHUYỂN ĐỎ

ĐỊNH LUẬT HUBBLE

Các thiên hà ở xa (ở khoảng cách vài tram Mpc trở lên) đều đang dịch chuyển ra xa chúng ta với vận tốc dịch chuyển tỷ lệ với khoảng cách của chúng.

v = H0.r

là 70

v: vận tốc dịch chuyển r: khoảng cách của thiên hà H0: hằng số Hubble (hiện nay được tính tương đối (km/s)/Mpc) Mpc: Megaparsec (1 Mpc = 106 pc; 1 pc = 3,26 năm ánh sáng)

Năm 1948, George Gamow đề xuất thuyết Big Bang (vụ nổ lớn). Theo thuyết này, vũ trụ ra đời từ một vụ nổ lớn cách đây khoảng 13,9 tỷ năm. Toàn bộ không gian, thời gian và vật chất ra đời từ đây.

SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ

Thuyết tương đối rộng và bức xạ nền vũ trụ là những bằng chứng chứng minh cho thuyết Big Bang.

SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ

Lịch sử tiến hóa của vũ trụ

t = 10s: kỷ nguyên photon.

• Từ t = 0 đến t = 10-43s: Kỷ nguyên Planck. • Từ 10-43s đến 10-36s: Kỷ nguyên thống nhất lớn. • Từ 10-36s đến 10-32s: Kỷ nguyên điện yếu và thời kỳ lạm phát. • 10-12s, bắt đầu kỷ nguyên quark. • Từ 10-6s đến 1s: kỷ nguyên hadron. • Từ 1s đến 10s: kỷ nguyên lepton. • • ~380.000 năm sau Big Bang: giai đoạn tái tổ hợp. • Từ 380.000 đến 150 triệu năm sau Big Bang: thời kỳ tối. • ~150 triệu năm sau Big Bang: Các sao đầu tiên hình thành do liên

kết hấp dẫn.

• ~1 tỷ năm sau Big Bang: Các thiên hà đầu tiên hình thành. • ~13,8 tỷ năm sau Big Bang: hiện tại.

Bên ngoài vũ trụ không có không gian và thời gian!

CÓ GÌ NGOÀI VŨ TRỤ?

Giả thuyết đa vũ trụ

CÓ GÌ NGOÀI VŨ TRỤ?

Vũ trụ vẫn đang tiếp tục giãn nở

CHÚNG TA SẼ ĐI VỀ ĐÂU?

Liệu vũ trụ có co lại khi đã giãn nở đủ lớn?

CHÚNG TA SẼ ĐI VỀ ĐÂU?

Thông số mật độ Ω của vũ trụ cho biết về tương lai của vũ trụ.

Ω được tính bằng tỷ lệ giữa mật độ trung bình và mật độ tới hạn.