Các nhà thiên văn học Hoa Kỳ nói rằng kết quả quan sát của Viễn vọng kính không gian Hubble của họ đã khiến họ càng tin tưởng mạnh mẽ hơn rằng một “năng lượng đen” phản trọng lực sẽ làm cho vũ trụ bành trướng mãi mãi, nhưng không đến mức quá nhanh để làm cho vũ trụ tan rã. Tuy nhiên, một vũ trụ thường xuyên bành trướng cuối cùng sẽ đẩy các thiên hà ra khỏi tầm nhìn của Trái Đất. Câu chuyện “Khoa học Không Gian” hôm nay sẽ được Nguyễn Lê dành để trình bày với quý thính giả một số ý kiến của các nhà khoa học về vấn đề này, dựa trên tuờng trình của TTV khoa học đài TNHK David McAlary.
Nếu các nhà thiên văn thuộc Viện Khoa học viễn vọng kính không gian ở Baltimore, thuộc bang Maryland, Hoa kỳ, nói đúng, thì vũ trụ sẽ tiếp tục phát triển liên tục. Nếu họ nói sai, thì vũ trụ hoặc sẽ sụp đổ, hoặc sẽ bành trướng với một tốc độ nhanh đến nỗi nó sẽ tan rã.
Tất cả những kết luận đó đều căn cứ vào sức mạnh của một lực mà giới khoa học chưa được biết rõ cho lắm và gọi là “năng lượng đen.” Việc tác động của năng lượng này có sẽ tiếp tục như thế hay không, và theo tốc độ nhanh, chậm ra sao tùy thuộc vào việc năng lượng này tiếp tục giữ nguyên trạng, tăng trưởng, hay tiêu tan đi.
Các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học viễn vọng kính không gian do khoa học gia Adam Riese dẫn đầu đã đo được “năng lượng đen” và tin rằng lực này có tính cách ổn định. Ông Riese giải thích như sau:
Nếu nó tăng trưởng rất nhanh, nó sẽ có khả năng lấp đầy tất cả mọi hệ thống thiên thể với năng lượng đen đủ để khắc phục được sức hút của các hệ thống thiên thể này chúng và làm chúng tan rã. Cũng vậy, nếu “năng lượng đen” đang yếu dần, thì nó có thể suy yếu đến mức tan biến hòa toàn và làm cho vũ trụ sụp đổ một lần nữa. Những dữ kiện đo đạc của chúng tôi về “năng lượng đen” cho thấy nó không thay đổi đủ nhanh để gây ra một ngày tận thế cho toàn vũ trụ trong vòng mấy chục tỷ năm nữa.
“Năng lượng đen” là phiên bản hiện đại của một khái niệm được nhà vật lý học Albert Einstein của Đức gọi là “hằng số vũ trụ.” Ông Einstein đề xuất khái niệm này hồi năm 1917 để giải thích vì sao vũ trụ không bị sụp đổ dưới tác động của sức hút của các thiên hà và thiên thể khác. Tuy nhiên, ông đã phát triển khái niệm này vào thời điểm mọi người vẫn tin rằng vũ trụ có tính chất “tĩnh.” Khi nhà thiên văn học Edwin Hubble của Mỹ chứng minh trong thập niên 1920 rằng vũ trụ đang bành trướng, thì Einstein từ bỏ khái niệm “hằng số” vũ trụ , và gọi đó là sai lầm lớn nhất của ông.
Nhưng 6 năm trước đây, các nhà thiên văn học đã làm sống lại khái niệm này khi họ phát hiện được sự kiện là vũ trụ đang bành trướng với một tốc độ thường xuyên gia tăng. Họ gọi hiện tượng này là “năng lượng đen.”
Thế nhưng, mặc dù lý thuyết này đã có một tên gọi, các nhà khoa học vẫn chưa biết thêm điều gì khác về “năng lượng đen” và vì sao nó làm cho vũ trụ bành trướng. Ông Mario Livio, một lý thuyết gia thuộc Viện Khoa học viễn vọng kính không gian đưa ra một so sánh với các đại dương. Ông nói.
“Năng lượng đen” chiếm khoảng 70 phần trăm năng lượng của vũ trụ, và chúng ta không biết nó là cái gì cả. Khoảng 2/3 bề mặt của Trái Đất do nước bao phủ. Quý vị hãy tưởng tượng ra trường hợp chúng ta hoàn toàn không biết nước là cái gì. Đó là tình hình của chúng ta hiện nay, nói về mặt hiểu biết của chúng ta về “năng lượng đen.”
Để đo lường “năng lượng đen,” toán nghiên cứu của ông Adam Riese đã đo tốc độ bành trướng của vũ trụ do năng lượng này thúc đẩy tại nhiều thời điểm khác nhau trong quá khứ. Họ sử dụng Viễn vọng kính Hubble để quan sát ánh sáng vừa mới đến Trái Đất từ các vụ nỗ các vì sao được gọi là supernova-hay là các siêu sao mới. Trong công trình thăm dò bầu trời của họ, các nhà thiên văn học phát hiện được 42 siêu sao mới trong những ngân hà rất xa Trái Đất, kể cả 6 trong số 7 ngân hà xa nhất được biết hiện nay.
Ông Riese cho biết toán công tác của ông đã đo lường hai đặc tính của mỗi siêu sao mới để tìm hiểu xem vũ trụ đang bành trướng nhanh đến mức nào vào lúc ánh sáng rời khỏi số siêu sao này. Ông Riese giải thích:
Cách chúng tôi đo đạc tốc độ bành trướng của vũ trụ là như thế này: Chúng tôi đo khoảng cách của nó đối với Trái Đất, rồi chúng tôi đo tốc độ di chuyển của nó ra xa trái đất của chúng ta. Tỷ số của hai số lượng này cung cấp cho chúng tôi một vận tốc, và đó là điều cho chúng tôi biết tốc độ bành trước của vũ trụ trong quá khứ.
Từ lúc ánh sánh rời khỏi mỗi siêu sao mới vào các thời điểm khác nhau trong thời gian hàng tỷ năm, tùy theo khoảng cách của siêu sao đó đối với Trái Đất, các nhà thiên văn học có thể tính toán được tốc độ bành trướng của vũ trụ vào thời kỳ đó, và nhờ đó mà tính toán được sức mạnh của “năng lượng đen.” Đây là điều đã cho Ông Riese biết được rằng tốc độ phát triển của vũ trụ và “năng lượng đen” lâu nay vẫn tương đối ổn định. Ông Riese nói tiếp:
Ít ra thì “năng lượng đen” cũng trông có vẽ như là bán vĩnh cửu, nếu không phải là vĩnh cửu. Và trong đặc tính thứ hai, tức là sức mạnh của nó, thì nó cũng tương đối nhất quán với hằng số vũ trụ, tức là lý thuyết của Einstein. Đây là một sự đo đạc rất thô thiển. Chúng ta không thể loại trừ khả năng là “năng lượng đen” chỉ có tính chất bán vĩnh cửu và nó đang thay đổi, nhưng nếu điều này đúng, thì nó cũng không thay đổi nhanh cho lắm.
Ông Riese nó thêm rằng theo kịch bản này, vũ trụ sẽ bành trường mãi mãi, theo nhịp độ gia tốc luôn luôn tăng lên. Sau đây vẫn là lời của ông Riese:
Cuối cùng vũ trụ sẽ bành trướng nhanh đến nỗi không còn đủ thời gian cho ánh sáng từ những thiên hà xa xôi đến được Trái Đất nữa. Do đó mỗi thiên hà sẽ trở thành một hải đảo, và vũ trụ sẽ trở nên yên lặng, lạnh lẽo, và đen tối.
Nhưng ông Riese cũng nói thêm rằng nếu ông đã đánh giá sai về “năng lượng đen” và nếu nó sẽ làm cho vũ trụ tan vỡ, thì chuyện đó cũng còn 30 tỷ năm nữa mới xảy ra.
