Tiết lộ vũ trụ: Vũ trụ đang mở rộng và vị trí của chúng ta trong đó
Mục lục
- Vũ điệu vũ trụ: Sự giãn nở và co lại của vũ trụ
- Từ Trái đất đến Andromeda: Hành trình xuyên không gian và thời gian
- Chân trời của sự hiểu biết: Quan sát một vũ trụ luôn xa xôi
- Kết luận: Vai trò của bạn trong câu chuyện vũ trụ
Vũ điệu vũ trụ: Sự giãn nở và thu hẹp của vũ trụ
Vũ trụ là một giai đoạn nghịch lý, nơi bức màn không bao giờ được nâng lên hoàn toàn. Một mặt, nó đang mở rộng với tốc độ tăng tốc, các thiên hà rời xa nhau như thể đang trong một điệu nhảy vũ trụ. Mặt khác, vũ trụ có thể quan sát được của chúng ta đang thu hẹp lại, với các ngôi sao và thiên hà biến mất ngoài tầm với của chúng ta. Làm thế nào để những hiện tượng dường như mâu thuẫn này cùng tồn tại?
Các nhà vũ trụ học, như Tiến sĩ Katie Mack, từ lâu đã nghiên cứu hành vi của vũ trụ, tiết lộ rằng chân trời mà chúng ta có thể quan sát thực sự đang nhỏ hơn. Mỗi ngày, hàng triệu ngôi sao trượt ra khỏi chân trời này khi chúng tăng tốc, được thúc đẩy bởi sự giãn nở của chính không gian. Sự giãn nở này không đồng đều mà là một sự kéo dài của chính kết cấu của vũ trụ. Bản thân không gian đang phát triển, có nghĩa là các thiên hà cách xa chúng ta một khoảng cách nhất định được coi là đang di chuyển nhanh hơn những thiên hà gần chúng ta hơn.
Thuyết tương đối rộng của Einstein cung cấp khuôn khổ để hiểu hành vi vũ trụ như vậy. Tuy nhiên, vào đầu thế kỷ 20, ngay cả Einstein cũng do dự khi chấp nhận một vũ trụ giãn nở, ban đầu đưa ra một hằng số vũ trụ để giữ cho vũ trụ tĩnh. Mãi cho đến khi các quan sát của Edwin Hubble vào những năm 1920, cho thấy các thiên hà rút lui khỏi Dải Ngân hà, thì khái niệm về một vũ trụ giãn nở mới được chú ý.
Sự giãn nở của vũ trụ giống như một sự giãn nở của vũ trụ; Các thiên hà giống như những miếng dán trên slinky này, di chuyển xa hơn khi slinky mở rộng. Nhưng bản thân các thiên hà không di chuyển trong không gian; đó là không gian đang mở rộng, mang chúng theo. Điều này dẫn đến nhận thức khó hiểu rằng trong khi không gian giãn nở, nội dung bên trong, chẳng hạn như các cụm thiên hà, vẫn bị ràng buộc do lực hấp dẫn.
"Không gian chỉ là không có gì, và nhiều hơn nữa được tạo ra."
Từ Trái đất đến Andromeda: Hành trình xuyên không gian và thời gian
Lịch sử hiểu biết của chúng ta về vũ trụ là một minh chứng cho sự tò mò và kiên trì của con người. Chưa đầy một thế kỷ trước, khái niệm thiên hà là "vũ trụ đảo" đã được tranh luận sôi nổi. Cuộc tranh luận vĩ đại giữa các nhà thiên văn học Harlow Shapley và Heber Curtis vào năm 1920 tập trung vào quy mô của vũ trụ và liệu Dải Ngân hà có bao gồm tất cả các thiên thể hay không.
Edwin Hubble, người có công việc tại Đài thiên văn Mount Wilson ở Los Angeles đã cách mạng hóa quan điểm vũ trụ của chúng ta. Bằng cách xác định các ngôi sao biến quang Cepheid trong "tinh vân" Andromeda, Hubble đã chứng minh rằng những ngôi sao này quá xa để ở trong thiên hà của chúng ta, do đó xác nhận rằng Andromeda, trên thực tế, là một thiên hà riêng biệt.
Khám phá của Hubble đã mở rộng ranh giới của vũ trụ của chúng ta theo cấp số nhân, tiết lộ hàng nghìn tỷ ngôi sao trong hàng tỷ thiên hà ngoài thiên hà của chúng ta. Công trình của ông đặt nền móng cho việc hiểu rằng vũ trụ không chỉ rộng lớn mà còn mở rộng. Bước đột phá này được hỗ trợ bởi công trình trước đó của nhà thiên văn học Vesto Melvin Slipher, người có các quan sát về dịch chuyển đỏ thiên hà gợi ý về chuyển động vũ trụ này.
Vũ trụ, từng được cho là tĩnh và giới hạn trong Dải Ngân hà, giờ đây được hiểu là năng động và vô hạn. Nhận thức này không chỉ mở rộng tầm nhìn của chúng ta mà còn làm sâu sắc thêm những câu hỏi triết học và khoa học của chúng ta về bản chất của chính thực tại.
"Đây là bức thư đã phá hủy vũ trụ của tôi," Shapley tuyên bố khi nhận được những phát hiện của Hubble.
Chân trời của sự hiểu biết: Quan sát một vũ trụ luôn xa xôi
Khi chúng ta nhìn vào bầu trời đêm, chúng ta không chỉ nhìn vào các ngôi sao mà còn nhìn vào lịch sử của chính vũ trụ. Mỗi đốm ánh sáng là một cái nhìn thoáng qua về quá khứ, vì ánh sáng từ các thiên hà xa xôi phải mất hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ năm để đến với chúng ta. Bản chất nghịch lý này của quan sát - nhìn mọi thứ như chúng vốn có, không phải như chúng vốn có - mang lại cả thách thức và cơ hội.
Vũ trụ có thể quan sát được của chúng ta bị giới hạn bởi tốc độ ánh sáng và tuổi của vũ trụ, khoảng 13,8 tỷ năm. Tuy nhiên, do sự giãn nở của không gian, "rìa" thực tế của vũ trụ có thể quan sát được cách đó khoảng 46 tỷ năm ánh sáng. Sự giãn nở này có nghĩa là trong khi chúng ta tiếp tục nhận được ánh sáng từ những thiên hà xa xôi này, ánh sáng mới được phát ra bây giờ sẽ không bao giờ đến được với chúng ta. Vũ trụ đang che giấu trạng thái hiện tại của nó khỏi tầm nhìn của chúng ta một cách hiệu quả.
Tiến sĩ Mack giải thích rằng khi vũ trụ giãn nở, các thiên hà vượt quá một ngưỡng nhất định di chuyển nhanh hơn ánh sáng, khiến chúng mãi mãi không thể tiếp cận được. Ranh giới này, được gọi là chân trời sự kiện vũ trụ, liên tục mở rộng, nhưng số lượng thiên hà bên trong nó đang giảm.
Sự hiểu biết này đặt ra những câu hỏi sâu sắc về bản chất của sự tồn tại và vị trí của chúng ta trong vũ trụ. Những gì chúng ta có thể thấy được xác định không chỉ bởi khả năng công nghệ của chúng ta mà còn bởi các định luật vật lý cơ bản chi phối vũ trụ.
"Chúng tôi thấy họ như trong quá khứ rất xa; chúng tôi sẽ không bao giờ nhìn thấy tương lai của họ."
Kết luận: Vai trò của bạn trong câu chuyện vũ trụ
Khi sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ mở rộng, cảm giác ngạc nhiên và tò mò của chúng ta cũng vậy. Chúng ta là một phần của vũ trụ luôn thay đổi, một chương nhỏ trong một câu chuyện vô tận. Để tiếp tục khám phá này, hãy tham gia vào các nguồn lực giúp đào sâu kiến thức của bạn, hỗ trợ các nỗ lực khoa học và chia sẻ những câu chuyện vũ trụ này với những người khác. Đăng ký các ấn phẩm khoa học, ghé thăm các đài quan sát và tham gia vào các cuộc thảo luận thăm dò những bí ẩn của vũ trụ của chúng ta. Bằng cách đó, bạn đóng góp vào cuộc tìm kiếm sự hiểu biết liên tục và giúp soi sáng biên giới tiếp theo cho các thế hệ tương lai.
Bài viết được lấy cảm hứng từ video: The Sky in 350 Billion Years
