[ChanhKien.org]
Dòng thời gian Big Bang (vụ nổ Big bang), thể hiện quá trình diễn hóa của vũ trụ kể từ thời điểm bắt đầu của vụ nổ Big Bang. (Ảnh: NASA)
Chữ trong hình:
Năng Lượng Tối (Dark Energy)
Giãn Nở Tăng Tốc (Accelerated Expansion)
Sự Phát Triển của Thiên hà, Hành tinh, v.v. (Development of Galaxies, Planets, etc.)
Thời kỳ đen tối (Dark Ages)
Ánh Sáng Sau (Afterglow Light)
Mô Hình (Pattern)
375,000 năm (375,000 yrs.)
Thổi Phồng (Inflation)
Lượng Tử (Quantum)
Biến Động (Fluctuations)
Những ngôi Sao đầu tiên (1st Stars)
Khoảng 400 triệu năm (about 400 million yrs)
Vụ Nổ Big Bang (Big Bang Expansion)
13.77 tỷ năm (13.77 billion years)
Gần đây, trong năm 2025, Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) của NASA đã chụp được một thiên hà có tên MoM-z14. Điều đáng kinh ngạc là, thiên hà này hình thành chỉ 280 triệu năm sau vụ nổ Big Bang, hoàn toàn đảo ngược hiểu biết thông thường của chúng ta về sự hình thành các thiên hà trong vũ trụ sơ khai.
Thử tưởng tượng toàn bộ vũ trụ — bao gồm Trái Đất, Mặt Trời, và tất cả những ngôi sao lấp lánh — đều bắt nguồn từ một điểm nhỏ hơn đầu kim — một điểm kỳ dị hấp dẫn. Khoảng 13,8 tỷ năm trước, điểm kỳ dị này đột nhiên giãn nở, giải phóng một luồng năng lượng và vật chất khổng lồ. Đây chính là “Thuyết Big Bang” nổi tiếng, lời giải thích chủ lưu nhất cho hiểu biết của chúng ta về nguồn gốc của vũ trụ. Nói một cách đơn giản, Big Bang không phải là một vụ nổ dữ dội, mà là một quá trình giãn nở từ trạng thái cực kỳ nóng và đặc, giống như một quả bóng bay được thổi phồng đến vô tận.
Sau vụ nổ Big Bang, vũ trụ như một nồi súp sôi sùng sục, chứa đầy các hạt cơ bản như proton, neutron và electron. Mọi thứ đều quá nóng khiến các hạt này không cách nào kết hợp được thành nguyên tử. Các nhà khoa học xác nhận điều này bằng cách quan sát bức xạ nền vi sóng vũ trụ, một ánh sáng yếu ớt còn sót lại từ vụ nổ Big Bang. Bức xạ này giống như “bức ảnh trẻ sơ sinh” của vũ trụ, hé lộ cả tính đều đặn lẫn những biến động tinh tế của vũ trụ sơ khai. Khoảng 380 ngàn năm sau vụ nổ Big Bang, vũ trụ nguội đi đến nhiệt độ đủ để các nguyên tử hình thành. Tại thời điểm này, các nguyên tố nhẹ như hydro và heli bắt đầu xuất hiện, đặt nền móng cho các ngôi sao và thiên hà trong tương lai.
Tuy nhiên, “truyền kỳ” thực sự về vũ trụ chỉ mới bắt đầu. Vũ trụ sơ khai chứa đầy những đám mây khí hydro và heli, bắt đầu co rút lại dưới lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn hoạt động như một “chất keo” vô hình, liên kết vật chất lại với nhau và hình thành nên những vùng dày đặc hơn. Những vùng này cuối cùng đã hình thành nên những ngôi sao đầu tiên, khoảng 150 đến 200 triệu năm sau vụ nổ Big Bang. Các ngôi sao không tồn tại riêng lẻ; mà tập hợp thành các nhóm tạo thành thiên hà. Quan niệm truyền thống cho rằng các thiên hà đầu tiên chỉ hình thành khoảng 500 đến 600 triệu năm sau vụ nổ Big Bang, vì khí thể cần thời gian dài để khí nguội đi và co rút lại.
Nhưng thiên hà MoM-z14 mà JWST quan sát được ra đời chỉ 280 triệu năm sau vụ nổ Big Bang, sớm hơn rất nhiều so với dòng thời gian hình thành thiên hà mà chúng ta đang giả thuyết. Điều thú vị là cá mập đã tồn tại trên Trái Đất khoảng 400 triệu đến 450 triệu năm, điều này có nghĩa là “tuổi thọ” của cá mập thậm chí còn lâu hơn cả khoảng thời gian từ giữa vụ nổ Big Bang đến thiên hà sơ khai này! MoM-z14 sáng và hoạt động mạnh, chứa đầy những ngôi sao hình thành nhanh chóng, và thậm chí còn chứa nhiều nguyên tố phức tạp hơn dự kiến, chẳng hạn như nitơ. Điều này cho thấy quá trình “kiến tạo” vũ trụ diễn ra nhanh hơn và hiệu quả hơn nhiều so với những gì chúng ta tưởng tượng. JWST đã phát hiện ra hàng trăm thiên hà sơ khai tương tự, điều này đã thúc đẩy các nhà khoa học xem xét lại mô hình hình thành thiên hà. Có lẽ vũ trụ sơ khai có nhiều “hạt giống” hơn, ví như các biến động mật độ, giúp đẩy nhanh tất cả những điều này.
Tại sao những phát hiện này lại quan trọng đến vậy? Bởi vì chúng trả lời những câu hỏi muôn thuở về nhân loại: Chúng ta đến từ đâu? Tại sao vũ trụ lại như thế? Thuyết Big Bang tuy mạnh mẽ, nhưng vẫn chưa hoàn hảo. Ví dụ, chúng ta vẫn chưa biết điều gì đã xảy ra trước vụ nổ Big Bang, hay liệu vũ trụ có tiếp tục giãn nở mãi mãi hay không.
Giải thích một số thuật ngữ thiên văn học
Biến động mật độ: Trong ngữ cảnh vũ trụ học, những biến động này thường để chỉ những biến thiên nhỏ, không đồng đều về mật độ vật chất trong vũ trụ sơ khai. Những biến thiên này được coi là “hạt giống” của mọi cấu trúc trong vũ trụ (chẳng hạn như các thiên hà và cụm sao), bởi lẽ thông qua lực hấp dẫn, chúng dần khuếch đại, khiến vật chất kết tụ và hình thành các cấu trúc lớn hơn. Ngay sau vụ nổ Big Bang, vũ trụ gần như đều đặn, nhưng các hiệu ứng lượng tử hay quá trình giãn nở đã tạo ra những khác biệt nhỏ về mật độ này, cuối cùng biến đổi thành quang cảnh vũ trụ mà chúng ta thấy ngày nay.
Điểm kỳ dị hấp dẫn: còn được gọi là không kỳ điểm hoặc kỳ điểm, là một điểm có thể tích vô cùng nhỏ, mật độ vô hạn, lực hấp dẫn vô hạn và độ cong không-thời gian vô hạn. Tại điểm này, các định luật vật lý hiện tại không còn áp dụng được nữa.
(Tân Đường Nhân)