Top Đáp Án Cho Những Câu Hỏi Thiên Văn Hay Gặp

Mục lục



1. Vũ trụ lớn cỡ nào và tốc độ giãn nở của vũ trụ?

Câu hỏi này bao hàm rất nhiều câu hỏi khác, nhất là bởi vì vũ trụ được giả định là tất cả những gì tồn tại, nên chắc chắn rằng kích thước của nó là vô hạn. Tuy nhiên, sẽ dễ hiểu hơn khi dùng từ “kích thước” của vũ trụ, bởi vì nó có một cách giãn nở rất đặc biệt.

Vũ trụ, với kích thước vô cùng lớn của mình, xuất hiện dưới dạng khá đồng đều, ngay cả các khối khổng lồ của các dải thiên hà dường như chỉ giống một chấm nhỏ nằm mất hút trong không gian sâu thẳm. Điều này có nghĩa là, một người có thể chỉ ra rằng khi họ nhìn càng xa vào không gian thì các thiên hà xa xôi trong vũ trụ sẽ càng lùi xa chúng ta nhanh hơn.

Điều này được tổng kết lại trong Định luật của 151 Hubble (được đặt tên theo nhà thiên văn học đã quan sát phát hiện ra định luật này vào thập niên 1920). Định luật phát biểu rằng ở cấp độ vũ trụ thật sự, một thiên hà cách chúng ta R năm ánh sáng sẽ có vẻ như chạy xa khỏi chúng ta với vận tốc V, xác định bởi công thức V = HR, trong đó H là “hằng số Hubble”.

Từ công thức này, một người có thể nghĩ rằng bán kính của vũ trụ là khoảng cách mà từ đó vật thể có vẻ như đang lùi xa vị trí của chúng ta với vận tốc ánh sáng, trong trường hợp đó chúng ta không bao giờ có thể nhìn thấy chúng, vì các tia sáng của chúng không bao giờ đến được chỗ chúng ta.

Trong thực tế, mọi thứ phức tạp hơn. Thứ nhất, hằng số Hubble không phải là hằng số thời gian. Mặc dù vậy, chúng ta vẫn có thể có được một ước lượng sơ về bán kính của vũ trụ dựa trên quang phổ. Đầu tiên chúng ta cần một giá trị cho hằng số Hubble: Ước tính tốt nhất hiện nay khoảng hơn 22km/s trên 1 triệu năm ánh sáng, tức là, nếu chúng ta nhìn vào không gian xa hơn một năm ánh sáng nữa thì các thiên hà sẽ tỏ ra đang chạy đua với chúng ta ở một vận tốc được cộng thêm 22km/s.

Áp dụng nó vào Định luật Hubble, với ý bằng vận tốc ánh sáng thì bán kính của vũ trụ tính ra khoảng 13.600 triệu năm ánh sáng, các con số thực thì lớn hơn khoảng ba lần.




2. Khi nghiên cứu không gian, tại sao chúng ta không tìm được thông tin về vụ nổ Big Bang?

Do ánh sáng cần tốn thời gian mới đến được Trái Đất chúng ta, việc nghiên cứu không gian tương đương với việc phân tích ngược vào quá khứ, nên chúng ta có thể hy vọng rằng nếu nghiên cứu ngoài các thiên hà xa xôi nhất, chúng ta cuối cùng sẽ tìm được dấu vết của vụ nổ Big Bang. Nguyên nhân khiến chúng ta không thể tìm ra một phần là do các sự kiện đã diễn ra trong vũ trụ lúc sơ khai và một phần do chúng ta không có cách nhìn thích hợp.

Tiếp theo sau vụ nổ Big Bang, khoảng 14 tỉ năm trước, vũ trụ bị lấp đầy bởi hỗn hợp của các hạt bức quả, khá giống như khói lẫn sương. Đám sương mù vũ trụ dày đặc này đã tồn tại dai dẳng khoảng 300.000 năm và ngăn cản chúng ta nhìn trực tiếp vào các sự kiện xảy ra sớm hơn, bao gồm vụ nổ Big Bang.

Một khi vũ trụ đã đủ lạnh, các hạt hạ nguyên tử sẽ hình thành các nguyên tử, sương mù trở nên nhạt đi và các bức xạ sẽ có cơ hội chiếu đến chúng ta. Chúng ta vẫn sẽ không thể nhìn thấy các bức xạ một cách trực tiếp, vì trên đường đi đến chúng ta, các bức xạ này đã bị kéo giãn bởi sự giãn nỡ của vũ trụ, làm tăng độ dài bước sóng tới những phần quang phổ dài hơn và đỏ hơn.

Các tính toán chỉ ra rằng các bức xạ đã xuất phát dưới dạng các tia hồng ngoại và sẽ dài ra với một hệ số khoảng 1.000 lần thành các bức xạ vi sóng mà mắt thường không thể nhìn thấy. Các bức xạ vì sóng này chỉ có thể được nhìn thấy” bởi các kính viễn vọng. Thật vậy, các dự đoán về “nền vi sóng vũ trụ” và những phát hiện sau đó về vi sóng giữa thập niên 1960 là bằng chứng tốt nhất cho tính xác thực của vụ nổ Big Bang.

Vì đã nói ở trên rằng chỉ có thể nhận thấy các bức xạ có sau vụ nổ Big Bang 300.000 năm; các nhà thiên văn học đang phát triển một loại dụng cụ có thể nhìn thấy bản thân vụ nổ Big Bang. Những dụng cụ này gọi là “máy phát hiện sóng trọng trường” và một ngày nào đó chúng có thể phát hiện ra các dao động sáng của không gian và thời gian được tạo ra trong sự hình thành vũ trụ.




3. Nếu như nói vũ trụ đang nở ra, tại sao chòm sao Tiên. Nữ lại di chuyển về phía chúng ta?

Chòm sao Tiên Nữ cách chúng ta khoảng 2.200.000 năm ánh sáng và được coi là vật thể có khoảng cách xa nhất có thể nhìn dễ dàng đối với mắt thường, đồng thời cũng là thiên hà xoắn ốc duy nhất hướng về phía chúng ta.

Theo như các đánh giá hiện thời, chòm sao này sẽ và chạm với dải Ngân Hà của chúng ta trong vòng khoảng Hà Gia sẻ 3.000 triệu năm nữa. Giả sử sự giãn nở của vũ trụ là có thật, chúng ta cũng không thể tránh khỏi vụ va chạm này bằng cách giữ cho thiên hà Tiên Nữ ở xa chúng ta.

Câu trả lời là sự giãn nở vũ trụ không tác động lên mọi thứ ở mọi cấp độ (thật vậy, nếu nó có thể tác động lên OST mọi thứ, chúng ta sẽ không thể nhận thấy nó vì các dụng cụ quan sát của chúng ta cũng sẽ bị giãn nở với cùng một. mức độ).

Nói một cách đơn giản, sự giãn nở của vũ trụ chỉ bắt đầu xuất hiện trong phạm vi ít nhất là lớn gấp 100 lần khoảng cách giữa chúng ta và chòm sao Tiên Nữ. Dưới khoảng cách đó, lực hấp dẫn của thiên hà có ảnh hưởng lớn hơn và các nhà thiên văn học nghĩ rằng thiên hà của chúng ta và thiên hà Tiên Nữ đang chuyển động xoắn ốc về hướng của nhau dưới lực hấp dẫn từ cả hai phía của chúng.




4. Kích thước ban đầu của vũ trụ khi nó được sinh ra là bao nhiêu?

Tất cả các phát biểu về vũ trụ sơ khai đều bắt nguồn từ việc tính toán lùi lại từ sự giãn nở hiện tại của nó. Điều này ngụ ý rằng vũ trụ trước đây nhỏ hơn nhiều, nhưng vấn đề là bao nhiêu?

Theo như những gì mà các nhà vật lý có thể nói, chỉ có một giới hạn cho kích thước của vũ trụ sơ khai, xác định bởi thang đo Planck (đặt theo tên của Max Planck, người đặt nền tảng cho thuyết lượng tử). Kích thước này rất nhỏ, chỉ khoảng 10-35m. Những tính toán gợi ý rằng, cấp độ nhỏ không thể tưởng tượng được như vậy, các quá trình có khả năng kích thích vụ nổ Big Bang có thể đã xảy ra. Không ai có thể biết chắc được rằng liệu những tính toán như vậy có đẩy vật lý hiện đại tới sự sụp đổ hay không hay thậm chí còn hơn nữa.




5. Nếu vũ trụ đang giãn nở, lực thúc đẩy nó giãn nở nằm đâu?

Vào tháng 1 năm 1998, các nhà thiên văn học đã phát hiện được các chứng cứ rằng vũ trụ không chỉ đang giãn nở mà còn giãn nở với một tốc độ tăng liên tục. Lời tuyên bố này, dựa trên việc nghiên cứu các tia sáng đến từ sự nổ của các ngôi sao ở xa, sau đó đã được ủng hộ bởi dữ liệu từ các nguồn khác, thuyết phục được hầu hết các nhà thiên văn học rằng nó là thật. Điều này ngụ ý rằng có một lực “phản trong trường đang tồn tại trong vũ trụ, thúc đẩy sự giãn nở vũ trụ chống lại trong trường. Hầu hết các nhà lý luận nghĩ rằng lực này liên quan đến các hiệu ứng hạ nguyên tử, xảy ra ngay cả trong chân không. Cho tới giờ, vấn đề lớn nhất chính là tất cả các nỗ lực tính toán cường độ của lực vũ trụ này đều sai: sai số cao hơn khoảng 10.110 so với thực tế. Các giải Nobel đang được treo thưởng cho những ai có thể tính được kết quả chính xác hơn.