Theo thuyết Big Bang các ngôi sao và các thiên hà trong vũ trụ

Lý thuyết Vụ Nổ Lớn, thường gọi theo tiếng Anh là Big Bang, là mô hình vũ trụ học nổi bật miêu tả giai đoạn sơ khai của sự hình thành vũ trụ.

* Xin cho biết tóm tắt về khởi nguyên của vũ trụ hay còn gọi là thuyết Big Bang?

Bạn Trịnh Huy Nhã [huyện Văn Lâm, Hưng Yên]

Theo Bách khoa toàn thư mở Wikipedia và sách Lược sử Vạn vật của Bill Bryson thì Lý thuyết Vụ Nổ Lớn, thường gọi theo tiếng Anh là Big Bang, là mô hình vũ trụ học nổi bật miêu tả giai đoạn sơ khai của sự hình thành vũ trụ. 

Theo lý thuyết này, Vụ Nổ Lớn xảy ra xấp xỉ cách nay khoảng 13,7 tỷ năm, và được các nhà vũ trụ học coi là tuổi của vũ trụ. Sau giai đoạn này, vũ trụ ở vào trạng thái cực nóng và đặc và bắt đầu giãn nở nhanh chóng. Sau giai đoạn lạm phát, vũ trụ đủ "lạnh" để năng lượng bức xạ [photon] chuyển đổi thành nhiều hạt hạ nguyên tử, bao gồm proton, neutron, và electron.

Tuy những hạt nhân nguyên tử đơn giản có thể hình thành nhanh chóng sau Big Bang, phải mất hàng nghìn năm sau các nguyên tử trung hòa điện mới xuất hiện. Nguyên tố đầu tiên sinh ra là hiđrô, cùng với lượng nhỏ heli và liti.

Những đám mây khổng lồ chứa các nguyên tố nguyên thủy sau đó hội tụ lại bởi hấp dẫn để hình thành lên các ngôi sao và các thiên hà rồi siêu đám thiên hà, và nguyên tố nặng hơn hoặc được tổng hợp trong lòng ngôi sao hoặc sinh ra từ các vụ nổ siêu tân tinh.

Thuyết Vụ Nổ Lớn là một lý thuyết khoa học đã được kiểm chứng và được cộng đồng khoa học chấp nhận rộng rãi. Nó đưa ra cách giải thích hoàn thiện về nhiều loại hiện tượng quan sát thấy trong vũ trụ, bao gồm sự có mặt của những nguyên tố nhẹ, bức xạ nền vi sóng vũ trụ, cấu trúc vĩ mô của vũ trụ, và Định luật Hubble đối với siêu tân tinh loại Ia.

Từng có thời gian cộng đồng các nhà khoa học chia làm hai nhóm giữa một bên ủng hộ thuyết Vụ Nổ Lớn và một bên ủng hộ thuyết Trạng thái dừng, nhưng ngày nay hầu hết các nhà khoa học bị thuyết phục bởi kịch bản của lý thuyết Vụ Nổ Lớn phù hợp nhất với các quan sát đo lường sau khi bức xạ nền vi sóng vũ trụ phát hiện ra vào năm 1964, và đặc biệt khi phổ của nó [lượng bức xạ đo được ứng với mỗi bước sóng] được phát hiện phù hợp với bức xạ vật đen. Từ đó, các nhà thiên văn vật lý đã kết hợp những dữ liệu lớn trong quan sát và đưa thêm những tính toán lý thuyết vào mô hình Vụ Nổ Lớn.

Đây có vẻ là quá khó hiểu với mọi người. Tuy nhiên ai muốn hiểu được cặn kẽ hơn nên đọc chương đầu của cuốn sách “Lược sử Vạn vật” do Công ty Alphabooks và NXB Khoa học xã hội ấn hành. Tuy nhiên, tác giả của cuốn sách này lại nhận định:

Thuyết Big Bang có một khiếm khuyết khiến nhiều người đau đầu - đó là nó không thể giải thích. Đó là 98% vật chất đang tồn tại đều được tạo ra trong vụ này, và các vật chất khi đó chủ yếu gồm các khí nhẹ: heli, hidro và liti, không hề có một hạt vật chất nặng nào vốn cần thiết cho sự tồn tại của chúng ta - carbon, nitơ, ôxy và những thứ khác - được hình thành từ sự kết hợp các chất khí ở thời điểm hình thành vũ trụ.

Lazi - Người trợ giúp bài tập về nhà 24/7 của bạn

• Hỏi 15 triệu học sinh cả nước bất kỳ câu hỏi nào về bài tập
• Nhận câu trả lời nhanh chóng, chính xác và miễn phí
• Kết nối với các bạn học sinh giỏi và bạn bè cả nước

Vũ trụ hình thành như thế nào? Điều gì đã dẫn đến sự hình thành của các ngôi sao, hành tinh và thiên hà? Đây là một số câu hỏi mà hàng triệu người đã hỏi trong suốt lịch sử. Cụ thể, các nhà khoa học muốn tìm ra lời giải thích cho tất cả các hiện tượng đang tồn tại. Từ đây được sinh ra thuyết Vụ nổ lớn. Đối với những người chưa biết, đó là lý thuyết giải thích nguồn gốc của vũ trụ của chúng ta. Nó cũng thu thập lời giải thích về sự tồn tại của các hành tinh và thiên hà.

Nếu bạn tò mò và muốn biết vũ trụ của chúng ta được hình thành như thế nào, thì trong bài đăng này, chúng tôi sẽ cho bạn biết mọi thứ. Bạn có muốn biết sâu về lý thuyết Vụ nổ lớn không?

Đặc điểm của thuyết Vụ nổ lớn

Nó còn được gọi là Thuyết Vụ nổ lớn. Nó là vũ trụ duy trì rằng vũ trụ của chúng ta như chúng ta biết đã bắt đầu hàng tỷ năm trước trong một vụ nổ lớn. Tất cả vật chất tồn tại trong vũ trụ ngày nay chỉ tập trung ở một điểm.

Từ thời điểm xảy ra vụ nổ, vật chất bắt đầu nở ra và vẫn tiếp tục như vậy cho đến ngày nay. Các nhà khoa học liên tục lặp lại rằng vũ trụ liên tục mở rộng. Vì lý do này, lý thuyết Vụ nổ lớn bao gồm lý thuyết về vũ trụ đang giãn nở. Vật chất được lưu trữ tại một điểm không chỉ bắt đầu mở rộng mà còn bắt đầu hình thành các cấu trúc phức tạp hơn. Chúng tôi đề cập đến các nguyên tử và phân tử, từng chút một, đã hình thành các sinh vật sống.

Các nhà khoa học đã ước tính được ngày bắt đầu của Vụ nổ lớn. Nó có nguồn gốc khoảng 13.810 triệu năm trước. Trong giai đoạn vũ trụ vừa được tạo ra này, nó được gọi là vũ trụ nguyên sinh. Trong đó, các hạt được cho là có năng lượng rất lớn.

Với vụ nổ này, các proton, neutron và electron đầu tiên đã được hình thành. Các proton và neutron được tổ chức thành các hạt nhân của nguyên tử. Tuy nhiên, các electron, với điện tích của chúng, được tổ chức xung quanh chúng. Bằng cách này, vật chất bắt nguồn.

Của chúng tôi hệ mặt trời là trong vòng thiên hà được gọi là Dải Ngân hà. Tất cả các ngôi sao mà chúng ta biết ngày nay bắt đầu hình thành từ rất lâu sau vụ nổ Big Bang.

Những ngôi sao đầu tiên được cho là đã bắt đầu hình thành cách đây 13.250 tỷ năm. Khoảng 550 triệu năm sau vụ nổ, chúng bắt đầu xuất hiện. Các thiên hà lâu đời nhất có nguồn gốc từ 13.200 tỷ năm trước, điều này khiến chúng cũng già hơn. Hệ mặt trời của chúng ta, Mặt trời và các hành tinh được hình thành cách đây 4.600 tỷ năm.

Những bằng chứng về vũ trụ đang giãn nở và vụ nổ

Để chứng minh rằng lý thuyết Vụ nổ lớn có ý nghĩa, phải có bằng chứng cho thấy vũ trụ đang giãn nở. Đây là những bằng chứng về vấn đề này:

• Nghịch lý Olbers: Bóng tối của bầu trời đêm.
• Định luật Hubble: Nó có thể được xác minh bằng cách quan sát rằng các thiên hà đang di chuyển ra xa nhau.
• Tính đồng nhất của sự phân bố vật chất.
• Hiệu ứng Tolman [biến đổi độ bóng bề mặt].
• Sao băng xa: Sự giãn nở thời gian được quan sát thấy trong các đường cong ánh sáng của nó.

Sau khoảnh khắc của vụ nổ, mỗi hạt đang nở ra và di chuyển ra xa nhau. Những gì đã xảy ra ở đây tương tự như những gì xảy ra khi chúng ta làm nổ một quả bóng bay. Khi chúng ta đưa vào nhiều không khí hơn, các hạt không khí ngày càng nở ra nhiều hơn cho đến khi chúng chạm vào các bức tường.

Các nhà vật lý lý thuyết đã tìm cách tái tạo lại trình tự thời gian của các sự kiện bắt đầu từ 1/100 giây sau Vụ nổ lớn. Tất cả các vật chất được giải phóng đều bao gồm các hạt cơ bản đã biết. Trong số đó, chúng tôi tìm thấy electron, positron, meson, baryon, neutrino va photon.

Một số tính toán gần đây hơn chỉ ra rằng hydro và heli là sản phẩm chính của vụ nổ. Các nguyên tố nặng hơn sau đó đã được hình thành trong các ngôi sao. Khi vũ trụ giãn nở, bức xạ còn lại từ Vụ nổ lớn tiếp tục nguội đi cho đến khi nó đạt đến nhiệt độ 3 K [-270 ° C]. Những dấu vết của bức xạ phông vi sóng mạnh này đã được các nhà thiên văn học vô tuyến phát hiện vào năm 1965. Đây là những gì cho thấy sự giãn nở của vũ trụ.

Một trong những nghi ngờ lớn của các nhà khoa học là giải quyết liệu vũ trụ sẽ giãn nở vô thời hạn hay nó sẽ co lại. Vật chất tối có tầm quan trọng lớn trong đó.

Người khám phá và các lý thuyết khác

Lý thuyết vũ trụ đang giãn nở được xây dựng vào năm 1922 bởi Alexander Friedmann. Ông dựa trên lý thuyết tương đối rộng của Albert Einstein [1915]. Sau đó, vào năm 1927, linh mục người Bỉ Georges Lemaître đã dựa trên công trình của các nhà khoa học Einstein và De Sitter và đi đến kết luận giống như Friedmann.

Do đó, các nhà khoa học không đưa ra kết luận nào khác, chỉ cho rằng vũ trụ đang giãn nở.

Có những lý thuyết khác về việc tạo ra vũ trụ không quan trọng bằng lý thuyết này. Tuy nhiên, trên thế giới này vẫn có những người tin và coi đó là sự thật. Chúng tôi liệt kê chúng dưới đây.

• Lý thuyết Big Crunch: Lý thuyết này dựa trên nền tảng của nó là sự giãn nở của vũ trụ sẽ chậm lại từ từ cho đến khi nó bắt đầu co lại. Đó là về sự co lại của vũ trụ. Sự co lại này sẽ kết thúc trong một vụ nổ lớn được gọi là Vụ nổ lớn. Không có nhiều bằng chứng hỗ trợ lý thuyết này.
• Vũ trụ dao động: Nó nói về vũ trụ của chúng ta dao động trong một vụ nổ Big Bang và Big Crunch không đổi.
• Trạng thái ổn định và liên tục sáng tạo: Nó duy trì rằng vũ trụ đang giãn nở và mật độ của nó không đổi vì có vật chất trong quá trình sáng tạo liên tục.
• Lý thuyết lạm phát: Nó dựa trên những đặc điểm giống như Vụ nổ lớn nhưng nói rằng đã có một quá trình ban đầu. Quá trình này được gọi là lạm phát và sự giãn nở của vũ trụ diễn ra nhanh hơn.

Cuối cùng, có một số người nghĩ rằng vũ trụ được tạo ra bởi Chúa hoặc một thực thể thần thánh nào đó.

Với bài viết này, bạn sẽ hiểu thêm về sự hình thành và sự giãn nở của vũ trụ. Bạn có nghĩ rằng một ngày nào đó vũ trụ sẽ ngừng giãn nở?

Bài viết liên quan:

Phản vật chất