Tuổi của vũ trụ

Theo giả thuyết được chấp nhận rộng rãi hiện nay, vũ trụ được sinh ra từ vụ nổ Big Bang 13,7 tỷ năm trước. Các nhà khoa học tính toán ra con số này dựa trên các đo đạc về thành phần vật chất và mật độ năng lượng trong vũ trụ. Từ đó họ có thể biết tốc độ mở rộng của vũ trụ trong các giai đoạn trước đây rất lâu, sau đó họ ngoại suy gia thời điểm mà Big Bang xảy ra.

Vũ trụ ngày càng mở rộng

Vào những năm 1920 nhà thiên văn học nổi tiếng của Hoa Kỳ tiến sĩ Edwin Hubble đã có một nghiên cứu cách mạng khi ông phát hiện ra vũ trụ không ổn định hoặc co lại do suy sụp hấp dẫn như mọi người tưởng, sự thật là nó đang nở ra.

 

Tuy nhiên, với kết quả quan sát các siêu sao nằm ở khoảng cách rất xa được thực hiện bởi Kính thiên văn vũ trụ Hubble năm 1998, người ta thấy rằng bản thân tốc độ mở rộng của vũ trụ cũng không giống nhau theo thời gian: rất lâu trước đây vũ trụ nở ra chậm hơn nhiều so với thời điểm hiện tại.

 

Do đó, phải có một nguồn năng lượng nào đó chi phối sự giãn nở của vũ trụ mà nay chúng ta gọi là năng lượng tối. Nhưng cho hiện tại, trình độ con người vẫn chưa thể hiểu biết rõ nguồn gốc của năng lượng tối.

Tốc độ giãn nở của vũ trụ vẫn tiếp tục tăng

 

Cũng vào năm 1998, các nhà thiên văn học lại có thêm một thông tin gây chấn động khi họ công bố vũ trụ không chỉ tiếp tục mở rộng mà tốc độ của sự giãn nở này ngày càng tăng. Kết quả đó có được nhờ quan sát từ các ngôi sao ở rất xa Trái Đất, họ nhận thấy tốc độ rời xa Địa Cầu của chúng ngày một được gia tốc.

 

Điều này cũng là một bằng chứng bổ sung xác nhận tính đúng đắn của lý thuyết tương đối rộng do Albert Einstein xây dựng. Với khám phá vào năm 1998, ba nhà thiên văn học đã đạt giải Nobel vật lý vào năm 2011 (chỉ 3 năm sau khi công trình của họ được công bố, một thành tích khá hiếm hoi khi giải thưởng thường được trao cho tác giả hàng chục năm sau đó)

Vũ trụ có thể có dạng phẳng, mặt cầu hoặc yên ngựa

Hình dạng của vũ trụ ảnh hưởng bởi hai yếu tố: sự suy sụp do lực hấp dẫn và sự giãn nở. Vì vật chất là bảo toàn nên mật độ vật chất trong vũ trụ sẽ phụ thuộc vào thể tích hay hình dạng của nó. Do đó khi vũ trụ giãn nở, mật độ vật chất cũng thay đổi theo.

 

Các nhà khoa học, nếu mật độ vật chất của vũ trụ đạt tới một con số nào đó, cấu trúc hình học của vũ trụ sẽ có dạng phẳng như một tờ giấy (độ dày không đáng kể so với các chiều khác). Khi đó, vũ trụ được giả thuyết là không có biên và sẽ mở rộng mãi. Nếu mật độ vật chất vượt qua con số đó, vũ trụ sẽ có dạng một mặt cầu, người ta gọi đó là vũ trụ đóng. Một kịch bản nữa có thể xảy ra nếu mật độ vật chất thấp hơn giá trị ở trên, vũ trụ sẽ dạng hình yên ngựa, hay vũ trụ mở.

Vũ trụ được lấp đầy bởi vật chất tối và năng lượng tối

Chúng ta sống trong một thế giới nhìn thấy bao gồm các hạt cơ bản gồm quark, lepton và boson truyền tương tác. Nhưng một sự thật phũ phàng là tổng khối lượng các hạt đó chỉ bằng 4% tổng khối lượng vũ trụ. 96% còn lại theo tính toán là những thứ mà chúng ta chưa bao giờ thấy hoặc chưa biết về nó. Người ta gọi chúng là vật chất tối và năng lượng tối. Cho tới nay các chuyên gia chỉ tìm thấy các bằng chứng gián tiếp về sự tồn tại của dạng vật chất/năng lượng đó.

Bức xạ phát ra từ Big Bang vẫn tràn ngập vũ trụ

Mặc dù vụ nổ Big Bang đã xảy ra cách đây 13,7 tỷ năm, tàn dư của nó vẫn còn tồn tại tới ngày nay. Người ta gọi nó là bức xạ phông nền vũ trụ (CMB-cosmic microwave background). Ở cấp độ vĩ mô, chúng ta quan sát thấy bức xạ này đẳng hướng và có nhiệt độ 2,7 Kelvin. Hiện tại dự án Plank của Cơ quan hàng không Châu Âu vẫn đang tiếp tục thực hiện các phép đo chính xác hơn và hoàn thành bản đồ phông nền bức xạ của toàn vũ trụ.

Có thể có nhiều vũ trụ song song

Một số nhà khoa học cũng không loại trừ chúng ta đang sống trong một vũ trụ bên cạnh nhiều vũ trụ khác. Giả thuyết này có thể xảy ra nếu sau Big Bang không thời gian tại các khu vực khác nhau giãn nở với tốc độ không giống nhau. Mối khu vực sẽ tạo thành một vũ trụ riêng giống như các quả bong bóng cạnh nhau. Trong đó tại mỗi vũ trụ, các định luật vật lý chi phối sẽ có dạng riêng biệt.

-------------------------------------------------------------------------------------------