Vũtrụdưới góc nhìn của vật
lý hiệnđại - Những tiếng vọng
từvũtrụ
Kỳ2: Những tiếng vọng từvũtrụ
Nếu giờ đang là ban đêm, bạn có thểngừng việcđọc bài viết này của tôi và ra
ngoài. Hãy ngước nhìn lên bầu trời.
Hy vọng, hôm nay là một ngày may mắn với bạn. Trờiđầy sao.
Có đôi lần tôi cũng đã ngất ngây với một bầu trời nhưvậy, nhưbạn lúc này.
Nhưng có bao giờbạnđặt cấu hỏi, các ngôi sao sáng từlúc nào, nó có sáng mãi
không, hay một lúc nào đó nó mang lại sựtiếc nuối cho bạn, cho tôi, nó phụt tắt,
mãi mãi? Có đấy.
Ánh sáng chuyểnđộng với vận tốc hữu hạn nhưng rất lớn, khoảng 1,1 và
mười con sốkhông theo sau nó nếu tính bằng km/h; tức là vào khoảng hai tỉrưỡi
lần lớn hơn vận tốc mà bạn di chuyển hàng ngày bằng xe máy. Bạn luôn nhìn thấy
Mặt trời vào thờiđiểm hơn 8 phút trướcđó nếuđứng trên mặtđất. Ánh sáng phải
mất nhiều năm, thậm chí hàng nhiều tỉnămđể đi từcác ngôi sao ởxa đếnđược
mắt bạn. Thời gian này có thểcòn dài hơn cảthời gian sống của ngôi sao đó. Nghĩa
là, tại thờiđiểm bạn nhìn thấy nó, thì nó chỉlà một “xác chết” tối tăm trong vũtrụ,
hoặc tệhơn, là một lỗ đen. Bằng những ước lượng tương tựvềthời gian ánh sáng
truyền tới chúng ta, các đođạc mới nhất cho biết, vũtrụcủa chúng ta vào khoảng
15 tỉnăm tuổi. Các ngôi sao, các thiên hà không thểcó trước thờiđiểm này và
những gì chúng ta có thểnhìn thấy lại là quá khứcủa chính nó.
Trước thờiđiểm các ngôi sao hình thành rất lâu, vũtrụnhỏhơn, đặc hơn và
dĩnhiên nóng hơn. Phân bốnăng lượng cũng trởnên đồng đều hơn và có mậtđộ
rất lớn. Cũng nhưmột bếp lửa sau khi tắt, bạn vẫn còn cảm thấy hơiấm quanh đó;
vũtrụcủa chúng ta hiện nay đã “nguộiđi” rất nhiều nhưng những tàn dưcủa nó
vẫn còn khá rõ nét. Nó chính là bức xạ ở thang sóng vi ba tràn ngập khắp trong vũ
trụ, quanh quẩn ngay tại nơi bạnđang ngồiđọc vềnó. Bạn có cảm thấy nóng không?
Nếu có, thì không phải do bức xạnềnđâu nhé. Hiện nay, năng lượng do bức xạnày
chỉ ở nhiệtđộ khoảng 2,7K!
Bức xạnền vũtrụởthang vi ba, thường gọi tắt theo tên tiếng Anh là CMB,
đượcArno Penzias vàRobert Wilson vô tình “chộpđược” khi tìm cách loại bỏ
nhiễu của an-tăng vòm tại phòng thí nghiệm Bell vào năm 1964. Những nhiễu nhỏ
này được vệtinh COBE của Nasa chụpđược gầnđây trên toàn bầu trời cho thấy sự
đồng nhấtđến ngạc nhiên khi thay đổi góc nhìn. Điều này cho thấy, trướcđây vũ
trụphải trật tựhơn bây giờrất
nhiều.
Nhiệtđộ chung của toàn vũtrụvào khoảng 2,725K. Các miềnđỏ ấm hơn trong
khi các miền xanh đậm lạnh hơn so với nền chung vào khoảng 0,0002 độ.
Vũtrụdưới góc nhìn của vật lý
hiệnđại - Vụnổlớn
Kỳ1: Vụnổlớn
Thuyết Vụnổlớncho chúng ta biết vũtrụbắtđầu và tiến hóa ra sao. Lý
thuyết này đã giải quyết 2 vấnđề lớn của vũtrụhọc hiệnđại: sựgiãn nởvà sựlạnh
đi của vũtrụ. Vào năm 1924, Edwin Hubble quan sát thấy rằng các thiên hà ởxa
đang chạy ra xa chúng ta. Thực tế, các thiên hà càng ởxa nhau thì chuyểnđộng
càng nhanh. Nếu lần ngược lại lịch sửtiến hóa của vũtrụ, ta sẽthấy vũtrụnhỏ
hơn và có khảnăng khởiđầu từmộtđiểm duy nhất.
Lịch sửvũtrụtheo thuyết Big-bang
Người ta cũng thấy rằng, vũtrụhiện nay đã lạnh đi nhiều so với trước kia.
Vào những năm 1960, Arno Penzias và Robert Wilson đã vô tình dò được tàn dư
này, gọi là bức xạnền vi ba vũtrụhay CMB. Điều này cho thấy, vũtrụtrướcđây
phải rất nóng. Cảhai khám phá này đưa các nhà thiên văn vũtrụ đến kết luận, vũ
trụphải bắtđầu từmột quảcầu lửa siêu đặc (an infinitely compact fireball).
Thuyết Vụnổlớn miêu tảtốt cái cách mà các sao và hành tinh được hình
thành nhưta thấy ngày nay. Nhưng vì tên gọi của nó nên nhiều người lầm tưởng
Vụnổlớn giống nhưmột vụnổsiêu năng lượng ởmộtđiểm nào đó trong không
gian; thực sự, Vụnổlớn là khởiđầu của không gian (và cảthời gian)!
Có một cách đơn giản giúp bạn hình dung được tình huống này. Tôi có một
quảbong bóng chưađược bơm căng, bềmặt của nó là nền của không gian, trên đó
có các chấm nhỏxem nhưcác sao và thiên hà (bạn có thểtựvẽvào đó) phân bố
trên khắp mặt bóng. Việc bắtđầu bơm quảbóng được xem nhưtiến trình của thời
gian, càng bơm (thời gian càng tăng) quảbóng cảng lớn, sựgiãn nởnày kéo theo
việc dời xa nhau giữa các "điểm" thiên hà trên quảbóng. Nếu bạnđứng tại bất cứ
mộtđiểmđã đánh dấu nào trên quảbóng, bạn sẽthấy các điểm khác đều rời ra xa
bạn, nghĩa là không có điểm nào đặc biệt; gần nghĩa với thực tế, vũtrụkhông có
tâm (centre).