Vũ trụ khởi đầu như thế nào và từ khi nào?
Làm thế nào mà nó được như hiện nay?
Nó sẽ kết thúc như thế nào?
Từ khi xuất hiện, loài người đã bàn luận về những câu hỏi trên
và vẫn chưa có lời giải thích thỏa đáng
Ngày nay, các nhà vũ trụ học đang miệt mài nghiên cứu nhằm tìm ra câu trả lời
Nhưng làm thế nào để tìm ra câu trả lời đúng đắn cho những câu hỏi thâm thúy đó?
Và làm thế nào để khám phá và nghiên cứu một thứ to lớn như vũ trụ
khi chúng ta hầu như không thể với tới?
Câu trả lời là ánh sáng.
Và mặc dù ánh sáng đến từ những vùng xa xôi của vũ trụ
có thể cần đến hàng tỷ năm để đến với chúng ta,
nó mang theo sáu thông điệp độc đáo mà khi kết hợp với nhau
có thể tiết lộ một lượng thông tin tuyệt vời đến các nhà thiên văn học,
những người biết cách tìm kiếm chúng.
Cũng giống như ánh sáng mặt trời có thể tán sắc thành những màu cầu vồng,
phân tách ánh sáng từ những vật ở xa làm lộ ra những dải màu khác nhau
tùy thuộc vào nguồn phát ra chúng.
Các vạch màu đặc biệt này không chỉ có thể tiết lộ cấu tạo của vật thể,
mà còn cho biết nhiệt độ và áp suất của thành phần cấu tạo nó.
Chúng ta còn có thể khám phá nhiều hơn từ ánh sáng
Nếu bạn đã từng đứng ở ga tàu hỏa, có thể bạn sẽ nhận ra
rằng tiếng động phát ra từ đoàn tàu phụ thuộc vào hướng di chuyển của nó
với cao độ âm thanh tăng lên khi tàu chạy về phía bạn
và giảm xuống khi tàu chạy ra xa.
điều này không phải vì người ta chơi nhạc trên tàu
mà là do một hiện tượng gọi là hiệu ứng Doppler
trong đó sóng âm tạo ra bởi một vật đang tiến lại gần sẽ bị nén lại
và giãn ra khi vật tiến ra xa.
Nhưng nó có liên quan gì đến thiên văn học?
Âm thanh không truyền được trong chân không. Không ai nghe được tiếng thét của bạn ngoài vũ trụ.
Nhưng hiệu ứng Doppler cũng có thể áp dụng cho nguồn sáng di chuyển với tốc độ đặc biệt.
Nếu nguồn sáng tiến về phía chúng ta, bước sóng sẽ ngắn lại
và làm cho ánh sáng trở nên xanh hơn.
Nếu ánh sáng đến từ một nguồn đang di chuyển ra xa,
nó sẽ có bước sóng dài hơn, và sẽ trở nên đỏ hơn.
Vậy nên bằng cách phân tích dải màu dựa trên sự dịch chuyển ánh sáng Doppler
từ những vật thể được quan sát bởi kính thiên văn, chúng ta có thể biết nó được cấu tạo bằng gì,
nó nóng như thế nào và chịu áp suất ra sao,
ta còn biết được nó có di chuyển không, theo hướng nào và nhanh tới mức nào.
Và sáu phép đo lường này, giống như những thông điệp của ánh sáng
tiết lộ lịch sử của vũ trụ.
Người đầu tiên nghiên cứu ánh sáng từ những thiên hà xa xôi là Edwin Hubble,
và ánh sáng mà ông ấy quan sát đã chuyển sang màu đỏ.
Những thiên hà đó đang di chuyển ra xa chúng ta,
và càng tiến ra xa thì tốc độ di chuyển lại càng nhanh hơn.
Hubble đã khám phá ra rằng vũ trụ đang giãn nở,
cung cấp bằng chứng đầu tiên cho thuyết Big Bang
Cùng với ý kiến cho rằng vũ trụ hiện hữu đang giãn nở không ngừng
từ một điểm rất đặc,
một trong những dự đoán quan trọng nhất của thuyết này
là cấu tạo vũ trụ nguyên sơ chỉ bao gồm 2 loại khí: Hiđrô và Heli,
với tỷ lệ 3:1
Và dự đoán này có thể được kiểm nghiệm qua ánh sáng.
Nếu chúng ta quan sát ánh sáng từ một vùng tách biệt, yên tĩnh trong vũ trụ và tách chúng ra,
chúng ta sẽ thấy dấu hiệu của hai loại khí này với tỉ lệ như trên.
Một thắng lợi lớn nữa của thuyết Big Bang.
Tuy nhiên, vẫn còn nhiều câu hỏi cần trả lời.
Mặc dù chúng ta biết vũ trụ hiện hữu vẫn đang giãn nở,
lực hấp dẫn sẽ kìm hãm nó lại.
Nhưng những phép do lường ánh sáng từ những ngôi sao đang chết từ rất xa
cho chúng ta thấy rằng chúng còn ở xa hơn dự tính.
Vì vậy sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc.
Có một thứ gì đó đang thúc đẩy quá trình này,
và nhiều nhà khoa học cho rằng có một thứ gọi là năng lượng tối,
chiếm tới 2/3 khối lượng vũ trụ và đang dần chia tách nó ra.
Kiến thức của chúng ta về biểu hiện của vật chất và sự chính xác của các dụng cụ đo
làm cho việc quan sát các ngôi sao ở xa có thể giúp chúng ta biết nhiều về vũ trụ
hơn những gì chúng ta đã từng nghĩ.
Nhưng vẫn còn nhiều bí ẩn khác, chẳng hạn như bản chất của năng lượng tối
mà chúng ta vẫn chưa làm sáng tỏ.