Ánh sáng 13 tỷ năm tuổi hé lộ gì về vụ nổ Big Bang?

Khi nghe đến Vụ Nổ Lớn (Big Bang), nhiều người hình dung một vụ nổ khổng lồ xảy ra tại một điểm trong khoảng không. Nhưng đó không thực sự là cách các nhà vũ trụ học mô tả sự kiện này. Big Bang là mô hình cho rằng vũ trụ từng ở trạng thái cực nóng và đặc, sau đó chính không gian bắt đầu giãn nở. Câu hỏi thú vị hơn là làm thế nào chúng ta biết điều đó từng xảy ra?

Ảnh: astro

Một trong những bằng chứng đầu tiên xuất hiện vào năm 1929, khi nhà thiên văn học Edwin Hubble phát hiện các thiên hà càng xa chúng ta thì tốc độ rời xa càng lớn. Ánh sáng từ những thiên hà này bị dịch về phía đỏ, cho thấy không gian giữa chúng và chúng ta đang giãn nở. Nếu quay ngược quá trình này trong thời gian, vũ trụ phải từng nhỏ hơn, nóng hơn và đặc hơn rất nhiều.

Nhưng chỉ sự giãn nở vẫn chưa đủ để thuyết phục tất cả mọi người.

Ảnh: francis.naukas

Bằng chứng quan trọng thứ hai là bức xạ nền vi sóng vũ trụ, thường gọi là CMB. Năm 1965, Arno Penzias và Robert Wilson phát hiện một tín hiệu vi sóng yếu đến từ gần như mọi hướng trên bầu trời. Họ không biết nguồn gốc của tiếng “nhiễu” kỳ lạ này cho đến khi nó được nhận ra là ánh sáng còn sót lại từ thời vũ trụ sơ khai.

Ngày nay, các vệ tinh như COBE, WMAP và Planck đã đo CMB với độ chính xác cực cao. Bức xạ này có nhiệt độ trung bình khoảng 2,7 K, tương đương khoảng -270°C. Những dao động nhiệt độ cực nhỏ trong CMB chính là “hạt giống” của các thiên hà và cấu trúc lớn mà chúng ta quan sát ngày nay.

Ảnh: astro.fisica.unimi

Bằng chứng thứ ba nằm ngay trong các nguyên tố hóa học. Mô hình Big Bang dự đoán rằng trong những phút đầu tiên, vũ trụ đủ nóng để tạo ra một lượng lớn hydro và helium, cùng một lượng nhỏ deuterium và lithium. Tỷ lệ các nguyên tố nhẹ quan sát được trong vũ trụ nhìn chung phù hợp đáng kinh ngạc với những dự đoán này.

Một dấu hiệu đặc biệt khác, khi nhìn càng xa, chúng ta cũng đang nhìn càng sâu vào quá khứ. Kính thiên văn James Webb có thể quan sát những thiên hà tồn tại chỉ vài trăm triệu năm sau Big Bang, cho phép các nhà khoa học kiểm tra trực tiếp quá trình vũ trụ trẻ hình thành những cấu trúc đầu tiên.

Tất nhiên, Big Bang không có nghĩa là khoa học đã biết chính xác “khoảnh khắc đầu tiên” của mọi thứ. Mô hình hiện nay mô tả rất tốt quá trình tiến hóa của vũ trụ từ trạng thái cực nóng và đặc, nhưng những câu hỏi về thời điểm sớm nhất và bản chất của “trước Big Bang” vẫn nằm ở nghiên cứu.

Điều kỳ diệu là chúng ta không cần quay ngược thời gian để tìm bằng chứng. Ánh sáng cổ đại vẫn đang bay qua vũ trụ và đến Trái Đất mỗi ngày, mang theo dấu vết của một vũ trụ trẻ hơn 13 tỷ năm trước.

Loài hoa khổng lồ có hình dáng như vương miện từng xuất hiện từ hàng trăm triệu năm trước