giai điệu bí ẩn và con người đã tạo ra vũ trụ: phần 2

trụ). Kết quả là năng lượng của vật chất cuối cùng sẽ vượt quá năng<br /> lượng của bức xạ (xem Phụ lục 5).<br /> Vũ trụ hiện ra trong suốt vào năm thứ 300.000, do vật chất thống<br /> trị, nó chứa đầy các nguyên tử hydrogen và helium và đã sẵn sàng<br /> chuyển sang hồi kịch tiếp theo.<br /> <br /> Các làng mạc và thành phố của vũ trụ<br /> Bây giờ chúng ta sẽ phải rời mảnh đất vững chắc đã được tạo<br /> dựng nên trong thời kỳ từ giây đầu tiên đến năm thứ 300.000 của<br /> vũ trụ, thời kỳ mà sự hiểu biết của chúng ta có lẽ là vững chắc nhất.<br /> Trái với thời kỳ trước giây đầu tiên, thời kỳ mà những lý thuyết<br /> thống nhất lớn của bốn lực mới chập chững những bước đầu tiên<br /> và còn đầy bất định, trong thời kỳ tiếp sau đó, để hiểu được các tính<br /> chất của màn sương mù vật chất và bức xạ choán đầy vũ trụ khi đó,<br /> chúng ta không còn phải vi phạm các định luật vật lý, những định<br /> luật đã biết và đã được kiểm chứng nhiều lần trong các phòng thí<br /> nghiệm trên Trái đất.<br /> Nhưng giờ đây chúng ta một lần nữa lại phải phiêu lưu trên<br /> vùng cát động và tiếp cận một thời kỳ còn được bao bọc trong màn<br /> sương mù dày đặc và những chi tiết của nó vẫn còn rất lờ mờ. Lịch<br /> sử về thời kỳ này vẫn sẽ còn phải viết tiếp và ở đây chúng ta chỉ<br /> có thể cho một phác họa sơ lược. Thời kỳ bí ẩn này là thời kỳ hình<br /> thành các thiên hà, nó kéo dài từ hai tới năm tỷ năm đầu tiên của<br /> vũ trụ và ứng với hai trang tiếp theo trong cuốn lịch sử vũ trụ của<br /> chúng ta. Trong những năm gần đây, lớp sương mù đã được xua<br /> đi ít nhiều do một cơn thác lũ những quan sát về hàng chục ngàn<br /> thiên hà, giúp ta lập được một bản đồ chính xác hơn về sự phân bố<br /> Cuốn sách về lịch sử vũ trụ<br /> <br /> - 235<br /> <br /> các thiên hà trong vũ trụ và nhận được một cái nhìn chi tiết hơn về<br /> tấm thảm vũ trụ. Về phần mình, tấm bản đồ này đã góp phần làm<br /> sáng tỏ thời kỳ hình thành các thiên hà.<br /> Còn rất sớm, trước khi bản chất của các thiên hà được làm sáng<br /> tỏ, người ta đã biết rằng các thiên hà có xu hướng cụm lại để tạo<br /> thành các cấu trúc lớn hơn. Các thiên hà, cũng như con người, đều<br /> bộc lộ một bản năng quần cư rất rõ rệt. Chúng cụm lại thành những<br /> cộng đồng và lảng tránh sự cô lập và đơn độc. Những cuốn catalog<br /> về vị trí của các “tinh vân”, tức là những chấm sáng trên một vùng<br /> rộng mà sau này người ta nhận ra là các thiên hà, được xác lập bởi<br /> nhà thiên văn người Anh John Herschel ngay từ năm 1864, đã cho<br /> thấy rõ ràng rằng vị trí tốt nhất để tìm một tinh vân là ở cạnh một<br /> tinh vân khác. Vào đầu thế kỷ, năm 1908, nhà thiên văn Thụy điển<br /> Carl Charlier đã táo bạo quả quyết rằng các tinh vân này ở ngoài<br /> thiên hà, tức là ở rất xa Ngân hà của chúng ta và ông đã đề xuất một<br /> mô hình vũ trụ được phân cấp, trong đó xu hướng cụm lại của các<br /> tinh vân được tái tạo một cách vô hạn: hai tinh vân cụm lại thành<br /> cặp, các cặp tập hợp lại thành cụm, các cụm tập hợp lại thành đám,<br /> các đám lại tập hợp lại thành siêu đám, và cứ như vậy đến vô cùng.<br /> Vào năm 1925, Edwin Hubble đã xác lập được một cách chắc<br /> chắn bản chất ở ngoài thiên hà của các tinh vân và đã mở toang<br /> những cánh cổng vào thế giới bên ngoài Ngân hà của chúng ta. Khi<br /> chụp ảnh những tinh tú ngày càng mờ hơn, tức cũng là ngày càng<br /> xa hơn, nhờ các kính thiên văn mới được lắp đặt trên núi Wilson ở<br /> California, các nhà thiên văn Mỹ Edwin Hubble và Harlow Shapley<br /> (chính là người đã trục xuất Mặt trời ra khỏi vị trí trung tâm của<br /> nó trong Ngân hà) đã chứng minh được rằng thiên hà của chúng ta<br /> chỉ là một bộ phận của một cấu trúc còn lớn hơn nữa gọi là “cụm<br /> 236 - G I A I Đ I Ệ U B Í Ẩ N<br /> <br /> thiên hà địa phương”. Ngoài thiên hà của chúng ta, cụm thiên hà<br /> này còn chứa thiên hà Andromede và khoảng mười lăm thiên hà lùn<br /> nữa, trong đó có cả các vệ tinh của thiên hà đó, tức các đám mây<br /> Magellan lớn và nhỏ. Những cụm thiên hà như thế có kích thước<br /> trung bình cỡ 13 triệu năm ánh sáng, lớn gấp khoảng 130 lần kích<br /> thước của một thiên hà và có khối lượng cỡ 10.000 tỷ khối lượng<br /> Mặt trời (1046g) (H.29). Nếu xem các thiên hà là những ngôi nhà<br /> thì các cụm thiên hà là các làng mạc của vũ trụ.<br /> <br /> Hình 29. Một cụm thiên hà. Bức ảnh cho thấy những thiên hà sáng nhất trong một cụm thiên<br /> hà có tên là Bộ sáu Seyfert (theo tên nhà thiên văn đã phát hiện ra nó), ở cách xa chúng ta<br /> 195 triệu năm ánh sáng. Những cánh tay mờ có độ sáng yếu chĩa ra từ các thiên hà bao gồm<br /> các ngôi sao được dứt ra khỏi thiên hà mẹ của chúng trong quá trình tương tác hấp dẫn. Một<br /> cụm thiên hà thường gồm khoảng hai mươi thiên hà, nó có khối lượng gấp 10.000 tỷ Mặt trời<br /> và có kích thước trung bình cỡ 13 triệu năm ánh sáng.<br /> Cụm thiên hà trên bức ảnh cũng minh họa những tác hại của sự chồng chập xảy ra một cách<br /> ngẫu nhiên: thiên hà sáng nhất có dạng gần như tròn và đặt ở gần tâm của cụm lại không<br /> thuộc vào cụm đó, mà ở xa hơn khoảng 4,5 lần. Nó ngẫu nhiên nằm trên cùng một đường<br /> ngắm với cụm thiên hà trên ảnh. Cũng xem H.32. (ảnh, Đài thiên văn Hale)<br /> <br /> Cuốn sách về lịch sử vũ trụ<br /> <br /> - 237<br /> <br /> Hình 30. Một đám thiên hà. Bức ảnh này chụp những thiên hà sáng nhất thuộc đám thiên hà<br /> nằm theo hướng chòm sao Pavo, chòm sao chỉ nhìn thấy ở Nam Bán cầu. Đám thiên hà này<br /> ở cách xa chúng ta 325 năm ánh sáng. Trong hệ thống phân cấp cấu trúc thì đám thiên hà<br /> này có cấu trúc tiếp ngay sau cấu trúc cụm thiên hà (hình 29). Một đám thiên hà điển hình<br /> có chứa khoảng một ngàn thiên hà gồm các thiên hà xoắn và ellipse. Các thiên hà ellipse tập<br /> trung chủ yếu ở vùng trung tâm (ta có thể thấy một thiên hà ellipse khổng lồ ở trung tâm<br /> giống như thiên hà chụp ở hình 40), trong khi đó các thiên hà xoắn tập trung đông nhất ở<br /> vùng ngoại biên. Một đám thiên hà có khối lượng trung bình cỡ 1 triệu tỷ khối lượng Mặt trời<br /> và kích thước điển hình là 60 triệu năm ánh sáng. (ảnh, Đài thiên văn Hoàng gia Edimbourg)<br /> <br /> 238 - G I A I Đ I Ệ U B Í Ẩ N<br /> <br /> Một giai đoạn mới trong nghiên cứu sự phân cấp các cấu trúc<br /> của vật chất trong vũ trụ đã được mở ra cùng với việc đưa vào hoạt<br /> động một kính thiên văn có đường kính 1,2m - kính thiên văn<br /> Schmidt - trên núi Palomar, California vào cuối những năm 1940.<br /> Kính thiên văn chuyên để chụp ảnh các vùng rộng lớn của bầu trời<br /> này cho phép chỉ trong một vài năm (từ năm 1950 đến 1954) đã ghi<br /> lại được trên hàng ngàn tấm kính ảnh tổng thể của bầu trời được<br /> nhìn từ Bắc Bán cầu. Bản sao của các tấm kính này hiện nay có ở<br /> các đài thiên văn trên toàn thế giới và là kho lưu trữ về vũ trụ và<br /> bộ nhớ trực quan cho các nhà thiên văn. Các tấm ảnh này cũng tiết<br /> lộ cho thấy những cấu trúc còn lớn hơn cả các cụm thiên hà: đó là<br /> các đám thiên hà. Những đám này là tập hợp của hàng ngàn thiên<br /> hà liên kết với nhau qua lực hấp dẫn, chúng có kích thước trung<br /> bình cỡ 60 triệu năm ánh sáng và có khối lượng lớn gấp vài tỷ tỷ lần<br /> Mặt trời (1048g) (H.30). Từ Bắc Bán cầu người ta có thể đếm được<br /> gần 300 đám thiên hà như vậy. Đó là các thủ phủ tỉnh lẻ của vũ trụ.<br /> Nhưng tổ chức cấu trúc của vũ trụ dường như không dừng ở<br /> thang đám thiên hà. Thực vậy, các đám thiên hà lại cụm lại để tạo<br /> thành các siêu đám thiên hà. Mỗi siêu đám chứa khoảng 5 hoặc 6<br /> đám, có kích thước cỡ 200 triệu năm ánh sáng và khối lượng cỡ 10<br /> triệu tỷ khối lượng Mặt trời (1049g). Những siêu đám là các thành<br /> phố lớn của vũ trụ. Ví dụ, chính “cụm thiên hà địa phương” của<br /> chúng ta là một bộ phận của một cấu trúc lớn hơn chứa khoảng<br /> một chục các cụm và các đám khác. Cấu trúc mới này được gọi là<br /> “siêu đám địa phương” và đã được phát hiện vào năm 1960 bởi một<br /> nhà thiên văn Mỹ gốc Pháp Gerard Vaucouleurs (H.31). Trực giác<br /> thiên tài của Charlier đã được kiểm chứng, ít nhất cũng là tới tận<br /> thang siêu đám thiên hà.<br /> Cuốn sách về lịch sử vũ trụ<br /> <br /> - 239<br /> <br />