Ban đầu chỉ là bóng tối và sau đó
Ầm!
Thời gian, không gian và vật chất đã bắt đầu hình thành.
Giờ hãy nhìn rộng hơn so với cái ta tưởng tượng
về giới hạn của sự tồn tại,
ở nơi ta gọi là... Vũ trụ.
Mặt trời là 1 trong hàng tỉ ngôi sao trong dải Ngân hà.
Và thiên hà của chúng ta lại là 1 trong hàng trăm tỉ,
có thể là 1 nghìn tỉ trong vũ trụ.
Từ kính thiên văn Hubble đến 1 cái nhìn vũ trụ,
đó là 1 chuyến đi tuyệt vời qua màn sương của lịch sử.
Và trở lại, tất cả đều đến Vụ nổ lớn Big Bang.
Từng đường mờ, từng đám lớn,
từng đốm màu ánh sáng.
Đây 1 tỉ ngôi sao,
kia 1 nghìn tỉ ngôi sao.
Nếu bạn muốn biết nơi ở của chúng ta trong vũ trụ
thì hãy nhìn lên
xa, xa nữa,
đến vương quốc của các thiên hà xa xôi.
Biên dịch: Kael
Thiên hà của chúng ta là 1 vũ trụ chuyển động,
mở rộng,
ánh sáng,
và bóng đen.
Vũ trụ khoảng 12,6 tỉ năm tuổi.
Nên đặt trong hoàn cảnh, trái đất
và hệ mặt trời chỉ khoảng 4 tỉ năm tuổi.
Vậy là vũ trụ chỉ già hơn trái đất 3 lần.
Trải dài trong khoảng không vũ trụ,
các ngôi sao xa xôi được giữ với nhau bởi
tầm với dài của lực hấp dẫn.
Trải qua hàng tỉ năm các ngôi sao này đến gần nhau
để hình thành các thiên hà.
1 thiên hà gồm 1 trăm tỉ ngôi sao hoặc hơn thế.
Và những ngôi sao này không chạm nhau
và thực sự là chẳng nơi nào chúng ở gần nhau cả.
So sánh kích thước của chúng, chúng cách nhau rất xa.
Thứ mà khiến tôi đam mê thiên hà đó là chúng là quái vật gì.
Chúng to đến khó tin.
Nếu mặt trời là dấu chấm trên trang giấy,
dấu chấm của chữ i,
thì thiên hà của ta sẽ bằng lục địa nước Mỹ.
Chúng vô cùng lớn.
Các nhà thiên văn đã luôn biết rằng có gì đó đặc biệt
về các chòm sao và bụi
có vẻ như vây quanh bầu trời đêm trên đầu họ.
Đó là thiên hà của chúng ta, 1 đường sáng mờ mà họ gọi là:
Dải Ngân hà.
Đường sáng đó là ánh sáng tập hợp
của hàng trăm ngàn ngôi sao,
mà bạn không thể nhìn từng ngôi sao bằng mắt thường,
và nó được đặt tên bởi người Hy Lạp.
Họ nghĩ nó giống như dòng sông sữa nên họ gọi là Ngân hà.
Có 1 trăm tỉ ngôi sao trong dải Ngân hà,
và là 1 trăm tỉ thiên hà trong vũ trụ quan sát được.
Có nhiều ngôi sao hơn trong vũ trụ
hơn tất cả số cát trên các bãi biển ở trái đất.
Nếu bạn tưởng tượng thiên hà có kích thước của quả hóc-ki,
thì các thiên hà cách xa nhau
khoảng vài lần đường kính.
Có 1 viên hóc-ki ở đây, 1 viên ở kia,
đó là cách các thiên hà ở xa nhau trong vũ trụ.
Các bức ảnh từ kính thiên văn Hubble
chỉ ra rất nhiều thiên hà lạ.
Thiên hà Mũ phớt vành to,
còn gọi là M104.
1 trong những thiên thể khối lớn nhất trong hàng đống các thiên hà lạ,
thiên hà M104 chứa gần 800 tỉ lần
khối lượng của mặt trời.
So sánh với dải Ngân hà,
Sombrero( M104) phình to hơn ở tâm đĩa.
Hình ảnh về thiên hà Sombrero cũng là 1 ví dụ cơ bản
cho điều xảy ra khi 3 trong số những kính thiên văn hàng đầu thế giới hợp lực lại.
đài thiên văn tia X Chandra,
đang chụp 1 ảnh của tia tử ngoại mạnh
phóng ra bởi thiên hà Sombrero(M104).
Kính thiên văn Hubble,
chộp lấy 1 bức ảnh quang học thu lại ánh sáng nhìn thấy
mà phải mất hàng triệu năm ánh sáng để tới được trái đất.
Và kính thiên văn Spitzer
thu lại hình ảnh hồng ngoại,
tập trung vào tín hiệu nhiệt của thiên hà đó.
Ghép 3 tấm ảnh này lại cho ta 1 cái nhìn choáng ngợp và không thể quên
ở 1 thiên hà cách đây 28 triệu năm ánh sáng.
M51, thiên hà Biển gió xoáy.
Những đường cong lượn xoắn lại như kẹo sợi bị xoắn lại.
Tâm của thiên hà Biển gió xoáy dày đặc các ngôi sao,
bất cứ ai sống trên 1 trong những hành tinh ở đó,
sẽ luôn đứng dưới bầu trời sáng liên tục
bất kể ngày hay đêm.
Centaurus A
1 thiên hà gửi đi lượng khổng lồ sóng radio.
Nghĩ nó như một đài báo vũ trụ,
tỏa đi những tín hiệu qua vũ trụ cả ngày, mỗi ngày.
Nó gần nhất với các thiên hà hoạt động.
Các thiên hà mà rót ra năng lượng khổng lồ từ lõi của chúng.
Đây là 1 trường hình ảnh cực sâu Hubble,
tạo bởi kính thiên văn Hubble,
nó cho thấy vũ trụ xa xôi và rộng lớn thế nào.
Và những nơi khoảng không xa xôi là bất cứ gì nhưng lại trống rỗng.
Khi bạn nhìn kĩ hơn vào vũ trụ,
bạn đang nhìn ngược thời gian.
Nhìn ngược lại khi các thiên hà,
chúng còn rất trẻ,
chỉ khoảng vài phần trăm của tuổi hiện tại.
Trường cực sâu Hubble giống như 1 đường hầm thời gian
cho chúng ta 1 cái nhìn lướt về các thiên hà khi chúng
xuất hiện trước khi trái đất ra đời.
Trái đất 4 tỉ năm tuổi,
chúng ta đang nhìn các thiên hà khi chúng 13 tỉ năm tuổi.
Và ánh sáng dời các thiên thể này
trước khi có bất kì trái đất nào.
Thiên hà lớn gần ta nhất, thiên hà chòm sao Tiên nữ
khoảng cách 2 triệu năm ánh sáng.
Vậy nên ánh sáng từ thiên hà đó,
sẽ mất 2 triệu năm để đến đây.
Vậy nên chúng ta đang nhìn nó ở 2 triệu năm trước.
Và đó là 1 trong các thiên hà gần ta nhất.
Khi ta nhìn xa hơn nữa vào vũ trụ
là chúng ta đang nhìn ngược trở lại thời gian.
Để hiểu khái niệm này tốt hơn,
hãy đến thăm 1 trong những cảnh tượng hùng vĩ nhất trái đất,
hẻm núi Grand hùng vĩ.
Khi bạn nhìn xuống các lớp đá bạn sẽ thấy nó rất lâu năm
và chúng ta có thể nói được các môi trường khác nhau ở đây.
Chúng ta thực ra nhìn vào lịch sử địa chất học của nơi này qua thời gian
và về cơ bản nhìn lại
môi trường được tạo ra ở đây
ngược trở lại hàng trăm triệu năm của lịch sử trái đất.
Bằng việc nhìn vào các ngôi sao ở rất xa trái đất,
các nhà thiên văn có thể biết thêm về sự tiến hóa của vũ trụ.
Từ những ngày đầu của thiên văn học,
những người quan sát đã thấy các thiên hà có rất nhiều hình dạng và kích cỡ.
2 loại thiên hà chính gồm thiên hà xoắn ốc,
giống như dải Ngân hà, có các cánh tay lượn cong trong 1 cái mặt đĩa mỏng.
Và thiên hà e-líp,
có hình e-líp,
và chúng không có cánh tay lượn cong.
Thiên hà xoắn ốc có rất nhiều khí và bụi bên trong
cái giúp các ngôi sao mới hình thành.
Trong khi đó thiên hà e-líp
có vẻ như đã có các ngôi sao hình thành từ rất lâu rồi.
Chúng không có nhiều khí và bụi nên không hình thành thêm sao mới lúc này.
Có một số thiên hà bất thường
cũng có khí và bụi nhưng chúng không có hình xoắn ốc.
Phát hiện những cụm sao xa xôi này
trở nên dễ dàng hơn khi các nhà thiên văn
tìm kiếm những dòng ánh sáng chói mắt
được tìm thấy gần trung tâm của thiên hà.
Những nhịp đập bất thường và dữ dội ở trung tâm của rất nhiều thiên hà lạ
phát ra ngoài quá nhiều năng lượng,
chúng có thể lấn át lượng năng lượng sản xuất ra
của tất cả các ngôi sao ở bên trong.
Đó là trung tâm hoạt động của thiên hà.
Chúng ta nhìn vào các thiên hà đó,
và thấy rằng chúng có những cỗ máy năng lượng rất mạnh ở trung tâm,
sản sinh ra lượng lớn ánh sáng.
Chúng ở rất xa chúng ta,
thế mà khi ta nhìn vào chúng, chúng lại vẫn rất sáng.
Cho thấy chúng mạnh đến mức nào
khi xả ra năng lượng cực lớn mỗi giây.
Trong số những trung tâm thiên hà dữ dội và mạnh nhất,
hiện tượng bí ẩn được gọi là "chuẩn tinh".
Khi ta nhìn vào chuẩn tinh, vật thể giống sao,
và thấy nó ở xa thế nào, nhiều trong số chúng vô cùng sáng.
Chuẩn tinh sáng nhất
sáng hơn mặt trời khoảng 1 ngàn tỉ lần.
Những dòng năng lượng điện từ ấn tượng,
cột sáng đỏ soi sáng cả tỉ dặm.
Nguồn năng lượng lớn này cho ta 1 lời nhắc nhở
về nguồn năng lượng của vũ trụ để tỏa sáng.
1 chuẩn tinh có thể sáng hơn cả 1 thiên hà.
Khi ta nhìn vào nó như là 3C273
kính thiên văn Hubble đã chụp vài tấm ảnh về nó
và chúng ta đã phát hiện nó có lượng lớn vật chất bắn ra ngoài,
gần với kích thước của 1 thiên hà.
Những thứ đó thật kì quái, những trung tâm thiên hà.
Khi hạt nhân thiên hà xảy ra,
không gian trở nên dữ dội.
Và hóa ra có 1 sự xung đột rất lớn đang diễn ra,
ngay gần chúng ta.
Thủ phạm,
1 thiên hà nhỏ tên Canis Major.
Như cái tên đã nói lên các thiên hà đều nhỏ,
làm chúng trở nên khó phát hiện hơn.
Lúc này, thiên hà nhỏ Canis Major đang tiến về phía dải Ngân hà.
2 thiên hà sắp sửa va chạm, do lực hấp dẫn
nên không có lối thoát nào cả.
Khi thiên hà nhỏ đến quá gần thiên hà lớn,
các hiệu ứng thủy triều khiến nó bị kéo dãn ra và bị méo.
Lực hút trọng trường của thiên hà lớn
sẽ kéo các ngôi sao ở thiên hà nhỏ.
1 tập hợp các thiên hà
có khoảng trống so sánh với kích thước của nó
giống như cách mà những quả hóc-ki này được đặt ở trên mặt băng,
tất cả các thiên hà này sẽ chuyển động trong vũ trụ
với sự liên quan lẫn nhau.
Mỗi lúc lại có thiên hà sáp nhập vào thiên hà khác.
Khi điều đó xảy ra, hình dạng của thiên hà sẽ
trở nên méo mó và bị dãn ra.
Các quả hóc-ki thì cứng, nhưng các thiên hà được tạo bởi các ngôi sao độc lập,
mỗi ngôi sao sẽ cảm nhận được lực hấp dẫn,
và nó trở nên méo mó và vỡ nát thành những cái đuôi thủy triều.
1 hình cung lớn đầy ngôi sao tỏa ra mỗi hướng.
Và đó là cách mà ngôi sao ở rất xa từ 1 thiên hà lạ
tỏa sáng khắp không gian hàng triệu đến hàng tỉ dặm
có thể va chạm với thiên hà của chúng ta.
Nhưng cái gì khiến các ngôi sao tụ tập trong các thiên hà?
Tại sao vật chất vũ trụ lại dung hợp
thành các cấu trúc ấn tượng như vậy?
Để tìm câu trả lời chúng ta phải quay ngược thời gian
về hàng triệu và hàng tỉ năm trước.
Đi đến khi
bạn tới 1 thời điểm khi tất cả vật chất
và không gian, thời gian bị nén lại
và được nén trong 1 điểm nhỏ vô cùng.
1 kích thước cực nhỏ.
Nó là điểm mà nổ với 1 Vụ nổ lớn rất hoành tráng.
Rất lâu trước đây, vật chất và năng lượng
tạo nên từng thiên hà lạ
không xa nhau như bây giờ.
Mọi thứ từng trở thành 1 thiên hà lạ
đi ra từ 1 kì dị trọng trường
được biết đến như Vụ nổ lớn.
Nếu bạn tua ngược đoạn phim về vũ trụ
đến điểm mà ở đó mật độ cực cao.
Càng đi xa thì tất cả khối lượng và năng lượng
mà ta có trong vũ trụ sẽ trở thành 1 điểm
và bạn sẽ thấy nó đặc vô hạn.
Chúng ta nghĩ rằng sự mở rộng của vũ trụ
đang nói cho ta biết điều gì đó rất sâu sắc.
Rằng vũ trụ có 1 điểm khởi đầu.
Trong những thời điểm sau Vụ nổ lớn
các quy luật của vũ trụ và ngôi sao định hình.
1 trong số chúng là quy luật lực hấp dẫn.
Sau vụ nổ lớn, vũ trụ mở rộng
nhưng có những phần đặc hơn các phần khác.
Những phần đặc đó bắt đầu co lại
và hình thành nên các thiên hà.
Hàng túi khí co lại thành các đám mây
hình thành ngôi sao
vì các túi khí đó co lại
nhiều hơn cả những đám khí thông thường.
Mất hàng trăm triệu năm
để thiên hà đầu tiên ra đời.
Chúng ta không biết chính xác điều đó xảy ra khi nào
nhưng có thể thấy các thiên hà trưởng thành khoảng 1 tỉ năm sau vụ nổ lớn.
Và các thiên thể sớm nhất tôi thấy được
khoảng 500 triệu năm sau vụ nổ lớn.
Vì thế trong khoảng thời gian đó
chúng ta nghĩ các thiên thể sớm nhất sẽ xuất hiện.
Nhưng chúng ta vẫn chưa tìm ra 1 thời điểm mà tại đó chưa có thiên hà nào.
Để hiểu hơn các thiên hà lạ
chúng ta cần tìm hiểu các điều bí ẩn
ở ngay dải Ngân hà.
Khi ta muốn nhìn cấu trúc của dải Ngân hà
cái khó là chúng ta ở bên trong nó.
Và ta chỉ nhìn được cái ta thấy ở bên trong.
Hơn nữa có rất nhiều bụi và khí cản trở tầm nhìn của ta
nên ta không nhìn xa được ra ngoài dải Ngân hà
trong nhiều hướng khác nhau.
Dải Ngân hà là 1 thiên hà xoắn ốc
rộng tới 100 ngàn năm ánh sáng
với lõi dày 3000 năm ánh sáng.
Phần lớn các thiên hà trong vũ trụ đều nhỏ hơn.
Dải Ngân hà, và nhiều thiên hà khác, giống như các thành phố
với 1 trung tâm đặc và ngoại ô thưa hơn.
Với các thiên hà xoắn ốc, như chính dải Ngân hà,
điều đó có nghĩa 1 chuyến đi ra ngoại ô
không như 1 chuyến đi trên cao tốc.
Tất cả ngôi sao trong dải ngân hà quay quanh trung tâm.
Chúng ta ở xa trung tâm 30 ngàn năm ánh sáng
và mất khoảng 250 triệu năm
để quay 1 vòng quanh thiên hà.
Các ngôi sao đang trong quỹ đạo chuyển động quanh thiên hà
vậy cái gì tạo ra những cánh tay xoắn ốc mà ta thấy?
Có 1 loại sóng đặc
1 khu vực nơi các ngôi sao ở đó đặc hơn,
dồn lại với nhau chặt hơn so với phần còn lại của thiên hà.
Các ngôi sao khác nhau di chuyển vào sóng đặc, những ngôi sao khác đi ra ngoài.
Nhưng sóng đặc lại giữ nguyên chỗ đó và đó là cánh tay xoắn ốc.
Nó cũng như việc tắc đường trên cao tốc.
Điều gì đó xảy ra khiến 1 ngôi sao chậm lại
do việc tương tác trọng trường
và các ngôi sao khác cũng chậm lại theo.
Và kết quả bạn bị tắc đường.
Các thiên hà 1 cách tự nhiên tạo nên
những cánh tay xoắn ốc đó.
2,5 triệu năm ánh sáng xa đó,
1 thiên hà đang ngồi đó và xoáy cuộn
hướng con mắt cảnh giác về phía dải ngân hà.
Nó là bạn nhảy của thiên hà chúng ta,
bạn hàng xóm lớn nhất và cũng là mối nguy hại lớn nhất.
Có tên M31, được biết đến như thiên hà Tiên nữ.
Thiên hà Tiên nữ có kích thước gần giống dải ngân hà,
khoảng 100 ngàn năm ánh sáng.
Đó là thiên hà xoắn ốc,
cấu trúc ngôi sao ít hoạt động hơn lúc này
so với dải ngân hà, nhưng nó lại khá giống.
Thiên hà Tiên nữ có lẽ cũng là sản phẩm
của các thiên hà nhỏ hơn tương tác và hợp nhất lại qua thời gian.
1 trong số các thiên hà có thể
dẫn đến việc thiên hà này có 2 nhân.
2 đám sao lớn ở trung tâm.
Trên trái đất, chúng ta đã để ý
người hàng xóm tỉ sao hàng thế kỉ.
Người Ba Tư có văn thư từ thế kỉ 10
đề cập đến đám mây nhỏ này trên bầu trời.
Nhưng lúc đó,
không cách nào biết được thiên hà tiên nữ là riêng biệt hoàn toàn
cách xa 2,5 triệu năm ánh sáng.
Điều đó khiến nó là thiên thể xa nhất trong vũ trụ
mà bạn thấy được bằng mắt thường.
Trong khi dải ngân hà có thể nuốt gọn
1 thiên hà nhỏ khi va chạm,
thì 1 vụ va chạm với thiên hà Tiên nữ là không thể tránh khỏi,
đồng thời sẽ thay đổi cảnh quan thiên hà nơi đó.
Lực hấp dẫn, lực mạnh nhất vũ trụ,
kéo 2 thiên hà Ngân hà và Tiên nữ
gần nhau hơn.
Ngày nào đó, trong tương lai không xa,
2 thiên hà này sẽ đâm vào nhau.
Nếu nhìn vào 2 thiên hà đó,
thiên hà gần với chúng ta nhất,
chúng đang tiến thẳng về phía nhau với tốc độ rất đáng sợ,
vài trăm kilomet mỗi giây.
Hiện giờ thì chúng ở rất xa, nhưng trong vài tỉ năm tới,
chúng sẽ va chạm với nhau.
Và vụ va chạm, có thể nói, sẽ xảy ra.
Có thể không có ngôi sao nào va vào nhau.
Vì giữa các ngôi sao có khoảng trống lớn.
Nhưng khi thiên hà Tiên nữ đâm vào ta,
nó sẽ gây ra tác động mạnh lên dải ngân hà.
Có thứ sẽ bị văng vào lỗ đen,
một số ngôi sao bị vỡ nát ra bay trong không gian.
Thật là bi thảm, cả bầu trời đêm sẽ thay đổi.
Sự di chuyển ổn định của các thiên hà lạ
và khoảng thời gian cần thiết
có thể khó để hiểu được.
Thiên hà Tiên nữ đủ gần với dải ngân hà
mà lực hấp dẫn của chúng
đưa chúng lại gần nhau hơn.
Nhưng ở các nơi khác, phần lớn các thiên hà lạ
đều đang chuyển động ra xa ta.
Giống như ta có một quả bom nổ,
mọi thứ bắn ra xa khỏi trung tâm nổ.
Liệu có trung tâm rỗng với vũ trụ không?
Có phải chúng ta đang ở trên cái vỏ của các thiên hà đang bay đi
khỏi bất kì vụ nổ nào?
Không. Và đó là điều thú vị.
Trong vũ trụ, không gian đang mở rộng.
Mỗi phần nhỏ không gian.
Khoảng trống giữa 2 bàn tay tôi có 1 áp lực để nở ra.
Chính sự mở rộng này phát hiện lần đầu bởi Edwin Hubble
đã đặt nền móng cho vũ trụ hiện đại.
Vậy nên vũ trụ mở rộng theo thời gian
và không gian cũng mở rộng theo.
Lấy 1 ví dụ về vũ trụ,
đây là 1 vũ trụ giả thuyết,
nơi tôi có những quả bóng nhỏ này, coi chúng như các thiên hà,
trên cái dây cao su. Tôi có thể kéo dãn dây,
và tất cả các thiên hà sẽ cách xa nhau.
Và thực tế là, nếu chúng ta tập trung vào quả này
những quả mà ở xa nó
sẽ di chuyển nhanh hơn so với những quả gần hơn.
Vì càng nhiều không gian thì càng có nhiều đoạn
giữa quả này và quả ngoài cùng này
so với quả này và quả ngay cạnh nó.
Nói tóm lại đây là 1 mẫu tốt
cho quan sát của Hubble
mà ở 1 thời điểm cho trước, các thiên hà càng xa
di chuyển càng nhanh so với thiên hà gần đó.
Cũng thấy rằng không thiên hà nào
có thể cho mình là trung tâm vũ trụ.
Chắc chắn là thế!
Từ quả này, tất cả quả khác đều di chuyển ra xa.
Nhưng nếu tôi đặt mình lên quả này,
thì tôi sẽ nói rằng tất cả thiên hà cũng đang chuyển động ra xa quả đó.
Vậy nên dù bạn ở thiên hà nào,
thì những thiên hà khác vẫn sẽ rời xa bạn.
Đó là điều xảy ra trong vũ trụ đang mở rộng.
Không có thiên hà nào có thể cho mình là trung tâm vũ trụ.
Nếu ở thời điểm trước đây,
người ta nghĩ trái đất là trung tâm của mọi thứ.
Nó là trung tâm vũ trụ, các hành tinh và mặt trời
đều chuyển động xung quanh nó.
Và các ngôi sao từng ngày đi qua bầu trời.
Sau đó chúng ta khám phá ra mặt trời là 1 trong rất nhiều ngôi sao
và nó đang du hành trong vũ trụ
như chúng ta đã biết.
Nhưng phát hiện này của Hubble
cho ta thấy không chỉ trái đất trong số nhiều hành tinh
và mặt trời, một trong rất nhiều ngôi sao,
mà cả dải ngân hà trong số rất nhiều thiên hà khác
cũng được cho là giống nhau.
Nó đã thay đổi cách nhìn nhận về thế giới và nơi ở của ta trong vũ trụ
để nghĩ rằng dải ngân hà là thiên hà bình thường.
Vậy có gì trong thiên hà hàng xóm của chúng ta?
Gặp nhóm các thiên hà kế cận.
1 nhóm luôn có số lượng thành viên tăng.
Nhóm thiên hà của chúng ta là 1 nhóm nhỏ
hoặc 1 đám khoảng 3 tá thiên hà.
Dải ngân hà và thiên hà tiên nữ, M31
là 2 thiên hà thống trị.
Đa số thiên hà trong nhóm
là các thiên hà nhỏ.
Những thiên hà đó có nhóm nhỏ các thiên hà khác
quay xung quanh.
Và các thiên hà lớn cảm nhận được khối lượng của nhau
và quay quanh nhau. Vì thế các thiên hà
thiên hà nhỏ quay quanh thiên hà lớn,
các thiên hà lớn quay quanh nhau.
Đó là 1 nhóm khoảng 30 thiên hà
quay quanh 1 tâm chung.
Các thành viên nhỏ nhất trong nhóm,
2 thiên hà có tên đám mây Magellanic nhỏ và lớn.
Các nhà khoa học nghĩ các đám mây quay quanh dải ngân hà
nhờ có tác động thủy triều của dải ngân hà.
Lực hấp dẫn là 1 con đường 2 chiều.
Người ta cho rằng lực kéo hấp dẫn từ các đám mây này
cũng đã bóp méo nhiều phần của dải ngân hà.
Bằng việc đo năng lượng nó giải phóng ra từ các ngôi sao
trong đám mây Magellanic nhỏ và lớn,
các nhà thiên văn tin là chúng được tạo ra từ
các vật chất khác so với dải ngân hà.
Các đám mây giàu hi-đro và hê-li hơn dải ngân hà
nhưng lại ít kim loại hơn.
Các nhà khoa học nghĩ điều này có nghĩa là
các ngôi sao trong các đám mây trẻ hơn.
Sự chuyển động qua lại giữa đám mây và dải ngân hà
có vẻ đã diễn ra hàng tỉ năm.
Nhưng 1 trận chiến khác bí ẩn hơn
đang diễn ra ngay ở trung tâm dải ngân hà.
Vì khi bạn tiến đến trung tâm của dải ngân hà,
một khi đã đi qua đám bụi khí và các ngôi sao già,
bạn sẽ thấy cái gì đó thật đáng sợ,
nơi đó các quy luật về thời gian và không gian không thể áp dụng.
Tâm của dải ngân hà cũng như của các thiên hà lạ khác,
là 1 con quái thú lớn đói khát.
1 con quái thú không cho cái gì chạy thoát.
Một nơi ở trung tâm dải ngân hà,
nơi không gì chạy thoát được.
Đây là điểm đi không trở lại,
một siêu lỗ đen lớn.
Lỗ đen là 1 thiên thể vũ trụ,
có rất nhiều vật chất, với kích thước nhỏ
nhưng lực hút của nó lại cực mạnh
đến nỗi ánh sáng cũng không thể thoát ra ngoài được.
Lỗ đen có thể hình thành
khi 1 ngôi sao lớn nổ tung khi nó chết,
và cái lõi của ngôi sao vỡ vụn thành 1 cái lỗ đen,
hay có thể có các lỗ đen khổng lồ ở trung tâm các thiên hà.
Khối lượng lớn đến đâu?
Gần 4 triệu lần khối lượng mặt trời.
Đôi lúc các lỗ đen nuốt gọn các ngôi sao
gây ra vụ nổ dữ dội gọi là chùm tia gam-ma.
Để phát ra tia gam-ma,
1 thiên thể phải có nhiệt độ lên tới hàng tỉ độ
thậm chí hàng ngàn tỉ, một thứ nóng đến mức khó tin.
Trong vài trường hợp các thiên hà ở cách xa 10 tỉ năm ánh sáng
và chùm tia gam-ma quá sáng
đến mức nếu bạn có ống nhòm
nhìn lên bầu trời đúng thời điểm đó,
bạn sẽ thấy được chùm sáng lóe lên sau đó.
Việc sử dụng ống nhòm
để nhìn cái gì đó ở phía bên kia vũ trụ
cách xa 10 tỉ năm ánh sáng.
Bạn có thể tưởng tượng vụ nổ thế nào không?
Điều gì xảy ra nếu có 1 siêu lỗ đen ở trung tâm dải ngân hà,
giống như các lỗ đen ở trung tâm các thiên hà lạ khác?
Khi ta nhìn vào các thiên hà kế cận,
đây là kết quả gần đây,
chúng ta sẽ thấy hầu hết các thiên hà
đều có 1 lỗ đen rất lớn ở trung tâm,
trong phạm vi từ hàng triệu đến hàng tỉ lần
khối lượng mặt trời.
Nó được xem như phương diện chung của mỗi thiên hà.
Các lỗ đen nuốt hết vật chất
nhưng chưa đến 1 nửa của 1% vũ trụ
được tạo ra từ vật thể nhìn thấy
như các ngôi sao, hành tinh, bụi và khí.
Vậy cái gì giải thích cho phần vật chất còn lại
được tạo ra sau vụ nổ lớn?
Cái gì thực sự tạo nên các thiên hà lạ?
Suy đoán gần nhất của khoa học
chính là vật chất bí ẩn gọi là vật chất tối.
Vật chất tối rất kì lạ.
Chúng ta biết nó tồn tại, biết nó kéo mọi thứ lại với nhau.
1 bằng chứng tốt nhất cho sự tồn tại của vật chất tối
đó là các thiên hà xoắn ốc đang quay
nhanh hơn mức bình thường
trừ khi có vật chất không nhìn thấy nào đó
khiến chúng quay nhanh như vậy.
Giáo sư Richard Ellis của Caltech đã đi tiên phong trong công nghệ mới
tạo ra 1 bản đồ 3D của vũ trụ
bao gồm cả vật chất tối.
Đó là gợi ý đầu tiên từ dữ liệu thuyết động học
rằng có rất nhiều vật chất tối trong vũ trụ.
Chúng ta cũng phát hiện được vật chất tối bởi 1 hiện tượng dễ nhận thấy
mà nó được Einstein dự đoán và rất có ích cho thiên văn học
cái ta gọi là đĩa trọng trường.
Vật chất tối bẻ cong ánh sáng đi qua nó
giống như đường cong của mảnh kính vỡ.
Các tia sáng bị vật chất bẻ cong
và nơi ta có thể thấy dấu hiệu của việc bẻ cong các tia sáng
thì suy ra rằng ở đó có rất nhiều vật chất tối.
Chúng ta không phải nhìn trực tiếp nó,
nó không tỏa sáng, không tán sắc,
nhưng chúng ta có thể tìm nó từ các hiệu ứng nó có
trên các tia sáng đi xuyên qua
các đám vật chất tối.
Khi biết vật chất tối ở đó,
ta có thể tạo bản đồ việc nó được phân bố thế nào,
cho dù ta không thể nhìn trực tiếp.
1 ưu điểm nữa của đĩa trọng trường
là nó giống như 1 cái kính hiển vi.
Mọi thứ to hơn khi nhìn qua nó,
lớn hơn so với khi bạn không có nó.
Và nó giống 1 cái kính thiên văn tự nhiên trong vũ trụ.
Trong khi vật chất tối đóng vai trò trung tâm
trong việc sinh ra và tồn tại của thiên hà,
thì có 1 thế lực bóng tối khác phần nào đóng vai trò trong sự phát triển của chúng.
Ở mức vũ trụ, các thiên hà đang tách ra xa chúng ta
do vũ trụ đang mở rộng.
Vậy nếu vũ trụ đang mở rộng thì cái gì điều khiển nó?
Câu trả lời duy nhất các nhà khoa học có thể nghĩ ra lúc này
đó là 1 năng lượng tối bí ẩn.
Năng lượng tối khác so với vật chất tối khá nhiều.
Năng lượng tối
khiến vũ trụ mở rộng ngay
rất nhanh theo thời gian.
Sự mở rộng này đi vào hoạt động khi vũ trụ sắp được hình thành
đã nhanh lên rất nhiều qua vài tỉ năm
vì năng lượng tối cũng đã tăng lên rất nhanh.
1 cách tự nhiên là lực hấp dẫn nối các thiên hà lại với nhau
giảm dần qua thời gian vì khoảng cách giữa các thiên hà tăng lên.
Thay vì có 1 lực kéo trọng trường,
và thay vì làm chậm lại sự mở rộng của vũ trụ
năng lượng tối khiến quá trình mở rộng vũ trụ tăng nhanh,
và nó đã làm điều đó được 4 hay 5 tỉ năm.
Có lẽ trong 1 tỉ, ngàn tỉ năm nữa,
số phận của vũ trụ và các lỗ đen,
vật chất tối
và năng lượng tối tác động lên loài người
cuối cùng sẽ được biết.
Khi 1 ngôi sao đến quá gần lỗ đen
ở trung tâm của thiên hà lạ, sự hỗn loạn bắt đầu.
Đó là 1 kết quả nghiên cứu
từ chương trình khám phá sự tiến hóa thiên hà, hay GALEX.
GALEX là 1 kính thiên văn tia cực tím
quan sát vũ trụ ở bước sóng cực tím.
Ở những bước sóng này bạn sẽ rất nhạy cảm
khi nghiên cứu các ngôi sao trẻ
và sự hình thành ngôi sao trong thiên hà
ngược trở lại nửa tuổi vũ trụ.
Hàng tỉ năm về trước.
Tuy nhiên chúng ta cũng xem xét cực tím trong các khoảng sáng này
khi 1 ngôi sao bị lỗ đen nuốt chửng.
Ngôi sao không thể cưỡng lại
và nó bị vỡ nát ra từng mảnh,
khí từ ngôi sao bị hút vào trong lỗ đen.
Một số khí sẽ bị đẩy ra với tốc độ lớn
nhưng một số khí khác sẽ lao vào lỗ đen
và trong quá trình đó sẽ bị làm nóng tới mức nhiệt rất cao
nó phát ra những khoảng sáng chói đầy bức xạ cực tím.
Nhờ có GALEX, Suvi Gezari và các nhà nghiên cứu khác
đã có thể xem nó xảy ra
từ khoảng cách 4 tỉ năm ánh sáng.
Galex, Hubble và tàu mang kính thiên văn vũ trụ Spitzer sẽ sớm có bạn hàng xóm
được thiết kế để chụp ảnh thiên hà lạ.
Tàu James Webb sẽ được phóng vào năm 2013
được giao nhiệm vụ khám phá quang phổ hồng ngoại
chưa từng như thế trước đây.
Sử dụng kính thiên văn của tàu Webb
các nhà khoa học hy vọng sẽ nhìn qua bụi và ngôi sao
những thứ che khuất tầm nhìn của ta với trung tâm dải ngân hà,
và cung cấp nhiều hơn các bức ảnh hoàn chỉnh
không chỉ của dải ngân hà
mà còn tất cả các thiên hà lạ.
Tàu mang kính thiên văn James Webb
khác với kính thiên văn Hubble ở 2 phương diện.
Trước tiên nó mạnh hơn, có gương chiếu lớn hơn.
Thứ 2, nó có thể làm việc ở điều kiện
có bước sóng hồng ngoại dài hơn.
Thứ mà cả 2 đều có
đó là khả năng nhìn xa khỏi bầu khí quyển mù mờ
mà đã ngăn các nhà thiên văn có được bức ảnh hoàn chỉnh
từ 99% của bầu trời.
Bầu khí quyển trái đất thật hỗn loạn.
Nó làm mờ các hình ảnh từ các ngôi sao.
Nếu trái đất không có bầu khí quyển thì ta sẽ nhìn thấy các ngôi sao
rõ từng chấm một.
Nhưng vì ánh sáng đi qua bầu khí quyển
bị bóp méo, nó trở thành đốm sáng mờ.
Có 2 cách để xử lí điều này.
1 là đi vào vũ trụ,
cách khác là thay đổi kính thiên văn trên mặt đất
để nó có thể loại bỏ hiệu ứng của sự hỗn loạn này
và công nghệ như thế gọi là Quang học thích nghi.
Quang học thích nghi đo hình ảnh của thiên hà
bằng cách ánh sáng của nó phản chiếu lên 1 vật thể được làm sáng khác
như ngôi sao sáng gần đó.
Để làm được như vậy cần phải có 1 ngôi sao cực sáng
vì chúng ta đang đo khí quyển
hàng trăm ngàn lần mỗi giây.
Vì thế cần phải có gì đó sáng để nhìn vào.
Hầu hết các ngôi sao đều không đủ sáng để làm được chuyện này.
Tại các đài thiên văn như Keck ở Hawaii,
Quang học thích nghi sử dụng 1 chùm tia laze
để tạo ánh sáng cần thiết cho việc chụp ảnh.
Bạn có thể chỉ nó đến bất cứ đâu trên bầu trời
nên thay vì nhìn vào 1% bầu trời,
bạn có thể nhìn cả bầu trời
với độ phân giải cao, hình ảnh sắc nét.
So với kính thiên văn bình thường, Quang học thích nghi
cho bạn bức ảnh sắc nét hơn 10-20 lần.
Đó chỉ là 1 công cụ khác
được tạo ra để mang hình ảnh rõ nét hơn về các thiên hà lạ
trở về trái đất.
Tất nhiên, vũ trụ
là ngôi nhà của nhiều thứ to hơn trái đất nhỏ bé của chúng ta,
hơn cả hệ mặt trời,
hơn cả dải ngân hà.
Dải ngân hà của chúng ta
chỉ là 1 trong hàng trăm tỉ thiên hà
trong cái vũ trụ này
Nó khiến bạn thấy mình là 1 phần của cái gì đó lớn hơn
so với trái đất nhỏ bé.
Dù thích hay không, đây vẫn là nhà của chúng ta.
1 vết đốm trên những vết đốm khác.
Chỉ là 1 hành tinh xanh mang sự sống
vẫn đang bơi trong đại dương chứa đầy thiên hà.
Biên dịch: Kael