Từng được cho là không thể giải thích, song những gì xảy ra trước khi vũ trụ hình thành luôn là chủ đề thú vị của những nhà khoa học.


Trong các năm qua, các nhà kỹ thuật nói về sự việc hình thành ngoài hành tinh như sau: toàn bộ nằm vào một "quả bóng" trang bị chất nhỏ bé cùng dày đặc, một vụ nổ lớn xẩy ra làm phân phát sinh những nguyên tử, phân tử, ngôi sao 5 cánh và dải ngân hà như phần đa gì họ biết ngày nay.

Tất nhiên, đã tất cả những vướng mắc về sự đúng mực của lý thuyết này. Một số trong những người nhận định rằng vũ trụ đã hiện hữu ngay tự đầu, trong lúc ý con kiến khác nhấn định có không ít vũ trụ vẫn tồn tại, bọn họ chỉ là một trong những phần rất nhỏ.

Lịch sử vũ trụ luôn luôn là công ty đề buộc phải nhiều công sức của con người nghiên cứu, kề bên các mang thuyết gồm phần kỳ quái quỷ và tất yêu giải thích. Những nghiên cứu vật lý cách đây không lâu đã đưa ra thêm đầy đủ thông tin về sự việc hình thành của vũ trụ.

*

Sự xuất hiện của ngoài trái đất là đề tài phân tích ưa thích của các nhà khoa học trong vô số nhiều năm qua. Ảnh: Shutterstock.

Vũ trụ khởi đầu như cụ nào?

Trong những năm qua, những nhà khoa học luôn cho rằng dải ngân hà được hiện ra sau một sự kiện call là vụ nổ to (Big Bang). Theo thuyết này, dải ngân hà trong thừa khứ có form size rất nhỏ, lạnh và cất lượng vật chất dày đặc. Đến khoảng chừng 13,8 tỷ năm trước, một vụ nổ xẩy ra hình thành nên không gian, tích điện và vật hóa học để tạo ra vũ trụ như hiện nay nay.

Ngay sau vụ nổ, những hạt nguyên tử cơ phiên bản của vũ trụ được hình thành có neutron, proton, electron, photon... Khi vũ trụ nguội đi, những neutron phân rã thành electron hoặc proton, hoặc kết hợp với proton để tạo thành đơteri (một đồng vị của hydro).

Vũ trụ nguội thêm dẫn đến các sự phối hợp hơn: electron hợp độc nhất với hạt nhân khiến cho các nguyên tử trung tính, photon sinh sản thành nền vi sóng thiên hà (cosmic microwave background). Tóm lại, đa số nguyên tố cơ bản nhất của vũ trụ được có mặt chỉ vài phút sau vụ nổ Big Bang.

Từ đó đến nay, đa số quan sát, phân tích về dải ngân hà đều dựa vào thuyết Big Bang. Các nhà thiên văn học đang phân tích sự phản xạ còn còn lại từ thời kỳ đầu của dải ngân hà đến đo lường và thống kê các nguyên tố dịu nhất, toàn bộ chúng đầy đủ trùng khớp với dự kiến của thuyết Big Bang. Nói cách khác, Big Bang đó là bức tranh đúng đắn về sự có mặt của vũ trụ.

Tuy nhiên, tranh ảnh ấy vẫn thiếu hụt một miếng ghép quan trọng: khoảnh khắc trước tiên của vũ trụ sau khoản thời gian hình thành. Đó là thứ mà các chuyên gia đang search kiếm vào suốt những năm qua.

*

Hình ảnh mô bỏng những gì xảy ra sau vụ nổ Big Bang theo thời gian. Ảnh: Universe Today.

Chuyện gì xảy ra trước vụ nổ Big Bang?

Vấn đề nằm ở vị trí thuyết đồ gia dụng lý chúng ta sử dụng để hiểu về vũ trụ sơ khai (sự phối hợp phức tạp của thuyết tương đối rộng cùng vật lý hạt năng lượng cao) rồi cũng trở nên bị phá vỡ. Ngày càng đi sâu vào sự hiện ra của vũ trụ, câu hỏi càng khó khăn trả lời.

Điểm then chốt mà bọn họ chưa thể nghiên cứu sâu đó là sự trường thọ của "điểm kỳ dị" (singularity) - là vấn đề có mật độ siêu dày đặc, nóng và đầy năng lượng lúc ban đầu Big Bang. Điều này cho biết thêm có thời gian vũ trụ chỉ bên trong một hạt rất kỳ nhỏ dại và dày đặc. Rõ ràng đó là giả thuyết vô lý, hoặc trình độ chuyên môn vật lý bây giờ chưa thể giải thích.

Rất cạnh tranh xác định chính xác điều gì xẩy ra ngay sau Big Bang, khoảnh khắc phần đa vật hóa học trong điểm kỳ lạ "đường ai nấy đi". Những nhà công nghệ đã biết chính xác những gì xẩy ra trong 10^-43 giây sau Big Bang, mà lại vẫn không thể kết luận điều gì xảy ra ở thời hạn trước đó do mọi thứ vẫn còn đó rất nóng.

Điều kia đồng nghĩa chúng ta cần một mô hình vật lý mới tập trung vào trọng tải và các lực khác, kết hợp chúng lại dưới mức tích điện cực cao. Nếu tìm được chuỗi định hướng này, nó có thể giải say đắm về rất nhiều khoảnh khắc thứ nhất của vũ trụ.

Một giữa những khái niệm chuỗi lý thuyết đầu tiên nói về dải ngân hà ekpyrotic, giờ Hy Lạp của conflagration (lửa). Vào thuyết này, Big Bang xảy ra sau thời điểm bị tác động ảnh hưởng bởi một sự kiện khác, nghĩa là Big Bang không phải mở màn của vũ trụ, nhưng chỉ là một trong những phần của quá trình.

Mở rộng triết lý về vũ trụ ekpyrotic lại dẫn mang lại một chuỗi kim chỉ nan khác gọi là vũ trụ học tuần trả (cyclic cosmology), nghĩa là sự hình thành của vũ trụ là một trong những vòng lặp với chu kỳ luân hồi vô hạn, sự vô hạn theo thời gian được tính bởi những điểm kỳ quái Big Bang tiếp theo.

*

Hình ảnh mô rộp vụ nổ Big Bang. Ảnh: Scott Wiessinger.

Một chủ thể thú vị

Nhà vật dụng lý học nổi tiếng Stephen Hawking từng bông đùa rằng dải ngân hà có lịch sử không như thể ai bởi không có điểm mở đầu và kết thúc, bảo rằng trước vụ nổ Big Bang là giai đoạn không có ranh giới. Cũng có lý thuyết cho rằng vụ nổ Big Bang ko phải khởi đầu của phần nhiều thứ, mà chỉ nên khoảnh khắc vũ trụ đưa từ thời kỳ co hẹp sang thời kỳ giãn nở.

Nhiều chủ kiến trái chiều luân chuyển quanh sự hình thành vũ trụ khiến đó là đề tài thú vị của những nhà khoa học. Mặc dù nhiên, việc nghiên cứu và phân tích và quan cạnh bên mô hình gặp khá những khó khăn. Rào cản béo nhất chính là giải thích chúng sao cho cân xứng với thuyết nền vi sóng vũ trụ, sự phản xạ điện từ bỏ được hiện ra từ thời kỳ sơ khai của vũ trụ khoảng tầm 380.000 năm sau Big Bang.

Tuy vậy, vũ trụ ekpyrotic vẫn là đề tài phân tích thú vị trong nhiều năm. Một phân tích đăng trên arXiv vào tháng 1 đã chỉ dẫn những thông tin về dải ngân hà này. Trong khi đó, 2 nhà khoa học Robert Brandenberger và Ziwei Wang trực thuộc Đại học McGill (Canada) nhận định rằng tại thời gian "nảy", lúc vũ trụ co hẹp thành một điểm rất kỳ nhỏ tuổi và quay về trạng thái Big Bang chính là điều mà chúng ta muốn search hiểu.

Nói cách khác, một mô hình vật lý phức hợp sẽ là "chìa khóa" lộ diện cái chú ý mới về kiểu cách vũ trụ hiện ra và phân phát triển, tuy vậy để tiến hành điều đó, con tín đồ sẽ buộc phải đợi một mô hình thử nghiệm thiên hà học new để giải thích về ngoài hành tinh ekpyrotic.