big bang tới mặt trăng

Trong mỗi giải thiên hà hình thành các ngôi sao, các hành tinh và các hệ sao và những lỗ đen.. Những dải sáng mà chúng ta nhìn thấy trong đêm đẹp trời là một phần của những ngôi sao gần

BIG BANG

Trong vô vàn giải thích về sự xuất hiện và hình thành vũ trụ, thì

lý thuyết Big Bang (Vụ nổ lớn) hiện được nhiều nhà thiên văn học, vũ trụ học tán thành nhất

Lý thuyết Big Bang là mô hình vũ trụ nổi bật miêu tả giai đoạn sơ khai của sự hình thành vũ trụ Theo lý thuyết này, Vụ nổ lớn xảy ra cách đây 13,798 tỷ năm trước và được các nhà vũ trụ học coi là tuổi của vũ trụ Từ lý thuyết này, chúng ta có thể lần mò xây dựng các kịch bản về sự ra đời của

vũ trụ Và sau đây là một kịch bản đơn sơ dựa vào các dữ liệu khoa học liên quan đến lý thuyết Big Bang Có những con số thật khó tưởng tượng nhưng đều nương theo các số liệu đã được các nhà khoa học xác nhận

Từ hỗn mang đến Big Bang

Lùi lại 14 tỷ năm trước, chúng ta hãy mường tượng đơn giản như sau: vũ trụ nguyên thủy là một thể hỗn mang đặc và nóng bỏng, gồm những hạt quark (một trong những hạt cơ bản sơ cấp của vật chất) và điện tử (electron) tự do chuyển động với tốc độ gần bằng với vận tốc ánh sáng Trong khối mờ mịt lớn đến mức không biết đâu là bờ bến

trời vực này, tỷ tỷ các va chạm không ngừng xảy ra cực nhanh theo muôn vàn trường hợp vô kiểm soát Sau những va chạm không tài nào lường trước, có những hạt tiêu hủy lẫn nhau, lại cũng có những hạt khác được sinh ra Cái vũ trụ nguyên thuỷ hỗn mang nóng hơn lửa đặc như cháo đó bao gồm các đối tượng lượng tử mang điện tích, quark và phản quark, sau đó, có thêm những hạt và phản hạt nhẹ được gọi chung là lepton Phản hạt giống y như hạt, chỉ trừ một thứ duy nhất gây ra mọi phiền phức đáng sợ nhất là ngược điện tích, khi hạt và phản hạt va nhau, chúng huỷ diệt nhau, sinh ra năng lượng cực lớn và toàn bộ năng lượng khi bị huỷ diệt của chúng biến thành nhiệt năng Hạt và phản hạt va chạm nhau dữ dội, cho đến lúc vũ trụ nguyên thuỷ rơi vào trạng thái mật độ và nhiệt độ lên tới giá trị vô hạn, vũ trụ nguyên thuỷ bị nén vào kích thước nhỏ hơn 1 nguyên tử Đậm đặc và cực nóng, vụ nổ xảy ra

Đó là Big Bang

Nhật ký Big Bang

0 giờ 0 phút 0 giây: Vũ trụ đặc và nóng đột ngột dãn nở với tốc độ

choáng váng khó tưởng Chỉ vài phần tỷ của 1 giây, vật chất bị nén đặc chợt bùng bay vút ra mọi phía Cú bay ra khủng khiếp này hút rất nhiều nhiệt năng, nhiệt độ đổi thái cực theo biểu đồ rơi thẳng đứng

Một phần triệu giây sau: Nhiệt độ vũ trụ hạ thấp xuống mức cực

lạnh Các hạt cơ bản đầu tiên như proton, nơtron, lepton ào ạt xuất hiện, chiếm cứ dày đặc vũ trụ Chúng hấp thụ nhiệt làm nhiệt độ hạ thấp hơn nữa

1 giây sau: Nhiệt độ hạ xuống siêu tốc, tạo điều kiện cho những hạt

nhân đầu tiên xuất hiện, nhưng ngay lập tức chúng bị năng lượng bức

xạ (photon) phá hủy Vẫn chưa đủ lạnh cho hạt nhân ra đời

Phút thứ 3: Nhiệt độ tiếp tục hạ xuống chóng mặt, tạo điều kiện thuận

lợi để trong khoảnh khắc các phản ứng hạt nhân xảy ra liên tục Hạt nhân và điện tử cuốn lấy nhau bằng lực hấp dẫn, hình thành nên các nguyên tố hóa học đầu tiên như đơteri, heli, liti

Phút thứ 15: Quá trình hạt nhân kết

thúc Các nguyên tử đầu tiên chào

đời yên ổn

Từ phút 16 đến 370.000 năm sau:

Vũ trụ tiếp tục giãn nở Nhiệt độ

chậm rãi tăng lên Các hạt nhân thu

các điện tử, hình thành các nguyên

tử Chúng không còn e sợ các bức

xạ đang dần dần giảm khả năng phá

vỡ hạt nhân nữa Các nguyên tử hăng hái lan truyền tự do Vật chất, ánh sáng và các loại bức xạ tràn ra xa và mỏng dần Vũ trụ từ hỗn mang trở nên trong suốt Các nguyên tử bắt đầu gắn kết với nhau thành từng khối làm những “viên gạch xây” của vũ trụ

Hàng tỉ năm sau: Những đám mây khí khổng lồ bắt đầu phân tán.

Mỗi đám mây trở thành một thiên hà Dưới tác động của lực hấp dẫn, thiên hà hình thành các ngôi sao và chùm sao trong vũ trụ vẫn tiếp tục

nở rộng

14 tỷ năm sau: Xuất hiện sự sống trên trái đất, một vệ tinh nhỏ bé của

hành tinh mặt trời nhỏ bé Loài người trên hạt bụi của vũ trụ này là kết quả của quá trình tiến hoá kéo dài tỷ năm đang ra sức tìm hiểu về vũ trụ, về sự sống trên các hành tinh khác

Một vụ nổ kinh hoàng đang được sản phẩm của mình xác định

Có thể khó tin nhưng hợp lý

Lý thuyết Vụ nổ lớn là một lý thuyết khoa học đã được kiểm chứng và được cộng đồng khoa học chấp nhận rộng rãi Dù thoạt nghe

có thể thấy thật khó hình dung nhưng đến thời điểm này, các nhà khoa học vẫn tin rằng đây là giả thuyết hợp lý nhất bởi lẽ họ được hậu thuẫn bằng những dẫn chứng quan trọng trong ngành vật lý thiên văn Dù sao cho đến nay và biết đâu cả trăm hay ngàn năm nữa, Big Bang vẫn chỉ là một giả thiết hợp lý hơn các giả thiết khác bởi ý thuyết Big Bang có một điểm đen mà các nhà khoa học chưa thể giải thích được là điểm 0, điểm bắt đầu của tất cả: có thể có một một không gian, thời gian bị nén đến kiệt cùng như vậy không? Các nhà khoa học đành đặt tên nó là “điểm kỳ dị không gian – thời gian ban đầu” để tiếp tục khám phá

Big Bang Big Ben

Big Bang là lý thuyết về vụ nổ lớn hình thành vũ trụ

Big Ben là tên tháp đồng hồ của cung điện Westminster, một cung điện nguy nga ở thành phố London, Anh quốc, một công trình kiến trúc nổi tiếng hàng đầu thế giới

Đầu năm 2012 – năm diễn ra Thế vận Hội mùa hè tại London vào tháng 7 và 8 – Hội đồng Anh quốc đã trao giải nhất cho bức tranh của một

em học sinh 8 tuổi ở TP Hồ Chí Minh tham gia một cuộc thi do Hội đồng tổ

chức trên toàn cầu Trong tranh có các vận động viên trên bục chiến thắng hướng về mặt trời, ở giữa là tháp Big Ben với chú thích: big bang clock (đồng hồ big bang) Tranh gửi đi rồi, tác giả nhí mới biết mình chú thích sai

từ ngữ nên sớm nghĩ là tranh của mình sẽ bị loại Ngờ đâu Hội đồng Anh rất

ấn tượng với bức tranh và lời minh hoạ nhầm lẫn ngây thơ này, trao cho tác giả nhí chú thích sai chính tả giải nhất

Bức tranh được các văn phòng Hội Đồng Anh trên toàn thế giới in

ra và làm trang bìa của cuốn lịch được đặt trên bàn của hàng ngàn nhân viên Hội Đồng Anh quốc trên hơn 200 quốc gia Tác giả nhí cũng nhận được 10 cuốn lịch có in hình tranh của mình và được trao thưởng những phần quà lưu niệm của Thế Vận Hội Luân Đôn 2012

Vũ trụ có mùi gì?

Những chất xuất hiện sớm nhất trên trái đất như than, dầu khí và nhiều loại thực phẩm có các hợp chất thuộc hydrocacbon thơm polycianic (polycianic aromatic hydrocacbon-PAH), chúng vẫn tồn lưu mùi ban đầu của vũ trụ Các phân tử hợp chất PAH là sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy, dường như có mặt ở khắp nơi trong vũ trụ

và có mùi vị đặc trưng Mùi vị trong không trung là rất khác biệt so với trái đất Năm 2010, Cơ quan Hàng không – Vũ trụ Mỹ NASA đã nhờ đến sự trợ giúp của Steven Pearce, một nhà sản xuất nước hoa mô phỏng mùi của không trung để phục vụ cho việc huấn luyện những nhà du hành

vũ trụ Pearce cho biết, mùi trong không trung giống với mùi của thuốc súng Điều này được giải thích rằng, mùi trong hệ mặt trời của chúng ta đặc biệt cay vì nó chứa rất nhiều cacbon và ít oxy, và ví von “cũng giống như chiếc xe hơi hoạt động trong trạng thái thiếu oxy, nó sẽ xuất hiện muội đen và mùi hôi Các vì sao chứa nhiều oxy, tuy nhiên, nó có mùi vị tựa như mùi của chiếc vỉ nướng than Một khi bạn rời khỏi thiên hà của chúng ta, bạn

có thể gặp được những mùi thú vị Trong túi đen của vũ trụ, những đám mây phân tử chứa các hạt bụi nhỏ với mùi hôi, thoảng qua mùi vị ngọt ngào đi cùng với mùi hôi giống mùi trứng thối của lưu huỳnh Xem ra, với các mùi như vậy, vũ trụ thua xa trái đất với đủ loại mùi, từ khen khét, nồng nặc tới đậm đà, thơm ngát

NGÂN HÀ

Thiên hà

Vụ nổ lớn Big Bang làm vật chất sơ khai bung ra mọi phía với tốc

độ khủng khiếp, tạo ra những đám mây khổng lồ khí bụi và những lỗ đen Các đám mây khí bụi vũ trụ tách nhau trong hơn chục tỷ năm, chúng ta gọi là các dải thiên hà Trong mỗi giải thiên hà hình thành các ngôi sao, các hành tinh và các hệ sao và những lỗ đen

Ngân hà: Thiên hà mang tên dòng sông

Hệ mặt trời của chúng ta nằm trong dải thiên hà mà người ta gọi

là sông sao: Milky Way (Dòng sông sữa), còn chúng ta thì gọi là Ngân hà (Dòng sông bạc) Cách gọi thiên hà nơi mình là cư dân là Ngân hà cũng chỉ là một cách đặt tên mà thôi, không thể thay thiên

nhiên làm thay đổi bản chất của thiên hà Vào đêm trời trong, chúng ta có thể dễ dàng nhìn thấy dải ngân hà theo hình vòng cung lớn mờ

mờ sáng trải từ hướng Đông – Bắc sang Tây – Nam trên bầu trời Điều này có thể rất

dễ ở miền quê, nhưng các vùng đô thị thì hiếm có cơ hội, không phải vì bị vũ trụ ghét bỏ gì, mà đơn giản chỉ vì ô nhiễm ánh sáng do bụi khói đã kéo màng lên bầu trời Quả là trong quan hệ giữa con người và thiên nhiên, không phải lúc nào cuộc sống tiệm nghi của con người cũng là tốt nhất

Những dải sáng mà chúng ta nhìn thấy trong đêm đẹp trời là một phần của những ngôi sao gần nhất nằm trên khoảng cách từ hệ Mặt trời tới tâm thiên hà

Chiếc đĩa lồi khổng lồ

Vì hạn chế góc nhìn từ trái đất nên vùng chúng ta thấy được chỉ là một phần rất nhỏ của dải ngân hà Lại thêm tên gọi sông sữa hay sông ngân làm chúng ta nghĩ rằng thiên hà có hình dáng của một dòng sông Thực ra, chúng ta chỉ quan sát được một đoạn ngắn của một

vòng cung khổng lồ, tương tự như ta nhìn thấy đường chân trời là nằm thẳng ngang, trong khi đó chỉ là một khúc đường cong rất lớn

Dải ngân hà của chúng ta có cấu trúc hình xoắn ốc dạng cái đĩa có phần trung tâm lồi lên như cái não bạt rất rộng vành Ngân hà có đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng, khối lượng xấp xỉ 10 nghìn tỷ khối lượng mặt trời, chứa đựng 200 tới 400 tỷ ngôi sao Trong cái đĩa ấy, bao quanh phần trung tâm lồi lên là 4 nhánh xoắn ốc lớn nhỏ xoay quanh Hệ mặt trời của chúng ta nằm trong 1 trong 2 nhánh nhỏ trong 4 nhánh này

Khoảng cách từ mặt trời đến trung tâm dải ngân hà khoảng 27.700 năm ánh sáng Hệ mặt trời của chúng ta lại phải mất không dưới

226 triệu năm để hoàn thành một chu kỳ quay chung quanh tâm của dải ngân hà Khoảng thời gian dài đằng đẵng này tuy quá sức tưởng tượng của loài người chúng ta, nhưng chưa là gì với tuổi vũ trụ và được các nhà khoa học gọi gỏn gọn

là 1 năm thiên hà Tuổi dự kiến của dải Ngân Hà là xấp xỉ 14 tỷ năm

và như vậy, hệ mặt trời đã hoàn thành khoảng 25 vòng quay chung quanh tâm dải ngân hà

Những láng giềng đáng sợ

Big Bang làm hình thành những đám mây sao thiên hà gần 14 tỷ năm qua vẫn dãn nở trong vũ trụ bao la Nhưng những cuộc viễn du tưởng như vô định ấy không phải cứ đi là đi Rình rập kề bên và có khi chui ngay vào trong lòng các dải thiên hà là các láng giềng đồng sinh đáng sợ: các lỗ đen vũ trụ luôn rình rập để nuốt chửng các hành tinh, các ngôi sao

Ngắm giải Ngân hà

Buổi luyện tập ban đêm kết thúc, viên tướng ngừng ngắm sao, quay sang hỏi anh lính đứng gần nhất:

- Anh thích luyện tập ban đêm dưới bầu trời trong trẻo chứ? Anh lính sốt sắng:

- Thưa tướng quân, thích lắm chứ, nhất là những đêm thế này

Viên tướng gật gù:

- Khá đấy Càng ngắm ngân hà, tôi càng thấu hiểu vẻ đẹp của hàng tỷ hành tinh tụ nhau như một đội quân hùng mạnh Về khí tượng học, nó cho tôi biết ngày mai chúng ta sẽ có một ngày đẹp trời Thế nó cho anh biết điều gì, anh bạn?

- Thưa tướng quân – anh lính trả lời – nó cho chúng em biết có thể yên tâm chui vào đâu đó ngủ một giấc mà không sợ bị phát hiện

- !?

LỖ ĐEN

Lỗ đen hay hố đen vũ trụ (Black Hole) không phải là một loại

"lỗ" hay "hố" nào mà là một vùng trong không gian có lực hấp dẫn lớn đến nỗi không một vật chất nào kể cả ánh sáng có thể thoát khỏi lực hút của nó Vì ánh sáng không thoát ra nên nơi này tối mịt, mới có tên

là lỗ đen, được quan niệm là đen tuyệt đối hay vô hình

Ẩn mình nhưng không tuyệt đối vô hình

Theo lý thuyết, một ngôi sao có kích thước rất lớn phát nổ sẽ tạo

ra một hố đen nặng hơn khối lượng của mặt trời khoảng 3 - 4 lần Sau khi hình thành, chúng tiếp tục thu hút vật chất từ môi trường xung quanh, khối lượng tăng dần lên theo thời gian Chưa chịu dừng lại, các

lỗ đen kiểu này hòa trộn và sáp nhập với nhau, tạo nên những lỗ đen khổng lồ với khối lượng từ vài triệu cho đến hàng chục tỷ lần khối lượng mặt trời Đa phần tại trung tâm các thiên hà lớn đều tồn tại ít nhất một lỗ đen khổng lồ, và ngay tại trung tâm ngân hà của chúng ta cũng có một ông khổng lồ đó với khối lượng xấp xỉ 4,3 triệu lần khối lượng mặt trời

Mặc dù lỗ đen được coi là vật thể đen hoàn toàn hay vô hình, nhưng các nhà khoa học không nản chí,

họ tìm sự tồn tại của lỗ đen qua các tương tác của nó với môi trường vật chất xung quanh và bức xạ như nhiệt hay ánh sáng

Về nhiệt thì rất khó, vì lỗ đen phát nhiệt rất thấp, nhưng còn ánh sáng Trong quá trình bị hút vào (quá trình bồi tụ), các ngôi sao phân rã gây ra va chạm và ma sát cực mạnh,

làm phát ra ánh sáng chói loà trong thời gian ngắn, hay nói cách khác, khi một hố đen phát ra ánh sáng sáng nhất vũ trụ là lúc chúng hút một ngôi sao Đây là cơ hội để các nhà khoa học phát hiện ra hố đen

Và một phần trăm tỷ cơ hội đã được chớp lấy

Những giả thuyết về một hố đen siêu lớn được đưa ra từ năm

1975 chỉ có 1/1 trăm tỉ cơ hội được chứng minh Và không phụ lòng kiên trì của con người, cơ hội ấy đã được nắm bắt

Cuối tháng 3/2011, vệ tinh Swift của NASA (Cơ quan Hàng không – Vũ trụ của Mỹ) đã truyền các tín hiệu về cho các nhà thiên văn học trên toàn thế giới sau khi phát hiện những luồng sáng bất thường phát ra từ trung tâm của một dải ngân hà Các nhà khoa học đã không bỏ qua cơ hội may mắn dường như không tưởng này

Những phát hiện qua tính toán giờ đây coi như “mục sở thị” qua các bức ảnh vệ tinh chụp được Lần đầu tiên các nhà khoa học

có những tấm ảnh một hố đen đang “nuốt chửng” một ngôi sao Đi qua một không gian tưởng chừng như không tồn tại hố đen, ngôi sao xấu số này đột nhiên vỡ tan và bị một hố đen siêu lớn hút trọn Các nhà khoa học đã quan sát thấy ánh sáng thoát ra từ hố đen sau khi ngôi sao bị hút vào

Theo tính toán, đây là một hố đen vũ trụ siêu lớn nằm cách trái đất 3,9 tỉ năm ánh sáng, nó hút ngôi sao cùng các mảnh vụn phân tử hydro và heli cũng như bắn

ra các tia sáng Ngôi sao bị hút vào lỗ đen có kích thước tương đương mặt trời và lỗ đen kia ước tính nặng gấp 4 triệu đến 20 triệu lần khối lượng mặt trời

Những bức ảnh hiếm hoi đó là bằng chứng củng cố cho các giả thuyết khoa học trước đó, chứng minh được sự tồn tại của các hố đen siêu lớn trong vũ trụ

Hố đen Hộp đen

Hai bác tài hỏi nhau:

- Thế nào, xe cậu lắp hộp đen chưa?

- Ôi chà, bị tuýt còi là gặp hố đen rồi, hộp đen làm quái gì nữa!

HỆ MẶT TRỜI

Hệ Mặt Trời hay Thái Dương hệ là một hệ hành tinh (tập hợp các thiên thể liên kết hấp dẫn với nhau trong quỹ đạo quanh một ngôi sao hoặc hệ sao) Hệ mặt trời, như tên gọi của nó, có mặt trời ở trung tâm

và các thiên thể nằm trong phạm vi lực hấp dẫn của mặt trời

Hệ mặt trời nằm trong dải ngân hà (dải tinh vân sông sữa) Tuổi của ngân hà là xấp xỉ 14 tỷ năm, của hệ mặt trời là 4,6 tỷ năm Như vậy, sau hơn 9 tỷ năm vi vu trong vũ trụ, vật chất của ngân hà mới

“sinh ra” hệ mặt trời của chúng ta

Làm sao biết được mấy tỷ năm tuổi?

Để tính ra tuổi Hệ Mặt Trời, các nhà khoa học ngoài các lý thuyết còn kết hợp với 2 phương pháp chính:

- Đo đo lượng còn lại của các đồng vị phóng xạ không bền vững không có nguồn sinh ra liên tục sau khi Hệ Mặt Trời hình thành Bằng cách quan sát xem các đồng vị này đã suy giảm đến mức độ nào nhân với chu kỳ bán rã của chúng, người ta tính ra tuổi của hệ

- Khảo sát tuổi của những hòn đá

cổ nhất trên trái đất và thiên thạch Những hòn đá cổ nhất trên trái đất ước tính 3,9 tỷ năm tuổi, nhưng tìm được chúng cực kỳ khó, vì bề mặt trái đất đã hoàn toàn thay đổi

so với ban đầu hình thành Các nhà khoa học tìm cách đo tuổi các thiên thạch được hình thành trong giai đoạn ban đầu của đám bụi mặt trời Kết quả cho thấy thiên thạch, vị khách đến từ hệ mặt trời, được tìm thấy có tuổi già nhất là 4.6 tỷ năm, suy ra hệ mặt trời đã được hình thành từ cách đây ít nhất 4.6 tỷ năm

Từ khối cầu sang hình đĩa, từ hình đĩa sang hệ hành tinh

Vào 4,6 tỷ năm trước, một đám mây điện tử thể khí được hình thành trong vòng xoáy thứ 3 trong 4 dòng xoáy quanh vùng trung tâm lồi của dải ngân hà Đám mây này được các nhà khoa học gọi là đám bụi mặt trời Đám bụi mặt trời ban đầu có hình dáng gần giống hình cầu khổng lồ, có khối lượng bằng 2 đến 3 lần khối lượng mặt trời Có

lẽ chúng cứ lơ lửng cho đến nay nếu không có một sự đột biến xảy ra,

và đột biến đã xảy ra Một siêu sao mới láng giềng được tạo thành, gây nên lực hấp dẫn làm nén đám bụi mặt trời, đẩy vật chất của nó vào sâu bên trong Đám bụi giảm kích thước, xoay tròn nhanh hơn, dần

dần hình dạng chuyển từ cầu đến dẹt có hình dạng như một cái đĩa quay tròn với một chỗ phình lên ở giữa, được gọi là đĩa bụi mặt trời Đĩa này ngày càng đặc lên, va chạm diễn ra nhiều hơn làm nhiệt

độ tăng cao, các khí nhẹ (như hydro, heli) tràn ra phía ngoài, các nguyên tố nặng và đá tập trung vào bên trong Sao trung tâm hình thành, tiền thân của mặt trời hiện nay Các nguyên tố nặng hơn và đá kết thành khối với nhau để tạo thành các tiểu hành tinh Ở vùng ngoài của tinh vân, các khí nhẹ cùng băng và các khí dễ bay hơi dần đủ khối lượng để quy tụ thành các tiền hành tinh

Sự tích tụ khối lượng không ngừng diễn ra, tiền mặt trời trở thành mặt trời, duy trì các phản ứng nhiệt hạch Chỉ khoảng vài triệu năm, các tiểu hành tinh và tiền hành tinh trở thành các hành tinh bay quanh mặt trời theo từng quỹ đạo khác nhau trên mặt phẳng không gian của cái đĩa ban đầu

Mặt trời và các hành tinh

Có phải những ngôi sao lấp lánh trời đêm đều là sao?

Đối với hầu hết chúng ta là đúng như

vậy, hiển nhiên rồi

Nhưng với các nhà thiên văn học, vũ

trụ học thì điều này chỉ đúng một phần,

dù là phần lớn Vì sao vậy?

Vì có sự phân biệt về sao, hành tinh,

vệ tinh

Sao, về cơ bản, là các thiên thể phát ra

ánh sáng Hầu hết chúng có khối lượng

rất lớn, đủ để xảy ra các phản ứng hạt nhân tổng hợp, tự phát sáng và toả nhiệt, đồng thời cũng rất lớn về lực hấp dẫn Có tự phát sáng mới