Cơ quan Không gian châu Âu vừa công bố hình ảnh ngược dòng thời gian, đưa con người trở về với thời thơ ấu của vũ trụ, 13,8 tỷ năm về trước. Ðâu là tầm quan trọng của những khám phá vừa được vệ tinh Plank tiết lộ?
 Vũ trụ là một phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại và phong phú. |
Theo vũ trụ quan hiện đại, khi vũ trụ vừa mới ra đời, ngay sau Big Bang thì nóng tới hàng chục tỷ độ. Trong một môi trường cực kỳ nóng như thế thì các hạt electron không kết hợp được với các hạt ion để tạo ra nguyên tử, nên electron di chuyển tự do khắp vũ trụ. Do đó, khí electron như đám sương mù dày đặc bao phủ toàn thể vũ trụ nguyên thủy và che bức xạ vũ trụ. Bởi vì vũ trụ giãn nở không ngừng nên nguội dần. Phải đợi 400 nghìn năm sau, nhiệt độ mới giảm xuống chỉ còn 3.000 độ. Bắt đầu từ thời điểm này, nhiệt độ của vũ trụ mới trở nên vừa phải để electron có thể kết hợp được với những hạt ion. Màn sương electron khi đó mới tan và bức xạ vũ trụ mới bắt đầu xuất hiện. Bức xạ nguyên thủy này thường được gọi là “bức xạ phông vũ trụ”. Ngày nay, do vũ trụ giãn nở nên nhiệt độ bức xạ phông vũ trụ giảm xuống chỉ còn khoảng 3 độ Kelvin, tức là -2700C.
Mục tiêu của các nhà thiên văn là quan sát bức xạ đầu tiên phát ra bởi vũ trụ. Bức xạ nguyên thủy chứa những dấu ấn quý giá của những hiện tượng xảy ra trong quá trình hình thành của vũ trụ ngay sau khi vũ trụ mới ra đời. Bức xạ này được phát ra trên những bước sóng vô tuyến milimet và hồng ngoại nên bị hấp thụ phần nào bởi khí quyển trái đất. Các nhà thiên văn phải sử dụng kính thiên văn phóng lên không gian bằng vệ tinh như vệ tinh Planck để quan sát. Ảnh chụp bởi vệ tinh cung cấp những thông tin về môi trường trong vũ trụ nguyên thủy nhằm tìm hiểu quá trình tiến hóa của vũ trụ từ quá khứ xa xôi cho tới ngày nay.
Bức xạ phông vũ trụ, tàn dư của Big Bang đã được phát hiện tình cờ bởi các nhà thiên văn từ năm 1964, dưới dạng một “biển” bức xạ vô tuyến dường như đồng đều bao trùm toàn thể vũ trụ. Năm 1992, Cơ quan NASA phóng vệ tinh đặt tên là COBE để quan sát bức xạ phông vũ trụ với nhiều chi tiết hơn. Họ phát hiện bức xạ phông vũ trụ không phải là đồng đều, cường độ bức xạ tăng giảm hỗn độn từ vùng này đến vùng khác trên bầu trời. Có nghĩa là ngay từ khi mới ra đời, vật chất đã tồn tại thành từng cụm lổn nhổn trong vũ trụ để làm mầm mống cho những thiên hà và những ngôi sao thế hệ đầu tiên. Để quan sát được nhiều chi tiết hơn, năm 2003, các nhà thiên văn Mỹ lại phóng vệ tinh mang tên WMAP có độ phân giải cao hơn vệ tinh COBE. Những mô hình vũ trụ học và những tính toán thống kê dựa trên sự phân bố những cụm vật chất quan sát được trên bầu trời đã giúp các nhà thiên văn tìm ra được những đặc điểm cơ bản, như thành phần vật chất và năng lượng trong vũ trụ cùng quá trình tiến hóa của vũ trụ.
Số liệu của vệ tinh Planck sẽ được dùng để tìm hiểu số phận của vũ trụ. Vũ trụ sẽ giãn nở mãi mãi hay sẽ co giãn tuần hoàn. Những kịch bản này chủ yếu tùy thuộc vào sự phân bố năng lượng và vật chất trong vũ trụ. Cho tới nay, các nhà thiên văn xác định, thành phần năng lượng được gọi là năng lượng tối chiếm tới 70% và 30% còn lại là vật chất mà đa phần lại là một loại vật chất tối không nhìn thấy. Vật chất thông thường nhìn thấy được và dùng để tạo ra những ngôi sao và những thiên hà chỉ là 4%, tức là một thành phần không đáng kể. Thành phần năng lượng và vật chất trong vũ trụ đã được đo đạc chính xác bằng những thiết bị tối tân đặt trên vệ tinh Planck. Độ chính xác của sự đo đạc những số liệu này là yếu tố cần thiết để xác định mô hình tiến hóa của vũ trụ. Hiện nay, bản chất của năng lượng tối và vật chất tối vẫn chưa được xác định. Năng lượng tối là một lực đẩy làm vũ trụ giãn nở ngày càng nhanh. Tuy nhiên, kết quả quan sát bằng vệ tinh Planck cho thấy, vũ trụ giãn nở có phần chậm hơn như đã công bố trước đây.
Kết quả thu được bằng vệ tinh Planck sẽ là những số liệu quý giá để các nhà thiên văn xử lý và sử dụng trong cả một thập niên tới. Nhờ có độ nhạy và độ phân giải cao nên vệ tinh Planck có khả năng phát hiện được những hiện tượng thiên nhiên mới lạ mà các nhà thiên văn sẽ phải giải thích bằng những mô hình lý thuyết.
Lê Sơn (Theo AFP)