Cái chết của vũ trụ - Renée Hlozek

Hình dạng, vật chất cấu tạo và tương lai của vũ trụ có liên quan mật thiết với nhau. Chúng ta biết rằng vũ trụ gần như mang dạng phẳng, được cấu tạo từ vật chất baryon (như các ngôi sao và các hành tinh) và hầu hết là vật chất tối và năng lượng tối. Chúng ta cũng biết rằng vũ trụ không ngừng giãn nở, vậy nên tất cả các ngôi sao cuối cùng sẽ bùng cháy vào cõi hư vô lạnh lẽo. Renée Hlozek sẽ nói về vẻ đẹp của kết cục tối tăm ấy trong video này.

Ngước nhìn bầu trời đêm

chúng ta sẽ thấy ngạc nhiên vì
nó trông có vẻ trài dài vô tận

Nhưng bầu trời ấy
rồi sẽ ra sao

sau hàng tỷ năm nữa?

Một nhà khoa học

được gọi là nhà thiên văn học

đã dành thời gian
tìm câu trả lời cho câu hỏi này

Sự kết thúc của vũ trụ
liên kết mật thiết với

vật chất tồn tại bên trong nó

Hơn 100 năm trước

Einstein đã phát triển thuyết tương đối -

là những phương trình

giúp chúng ta hiểu mối liên hệ

giữa vật chất hình thành vũ trụ

và hình dạng của chúng

Thì ra vũ trụ

có thể cong như bề mặt trái banh hay hình cầu

Chúng ta gọi đó là độ cong hình học dương
hay vũ trụ đóng

Hoặc nó có thể có hình dạng như yên xe

Chúng ta gọi đó là độ cong hình học âm
hay vũ trụ mở

Hoặc nó có thể có dạng phẳng

Và hình dạng đó quyết định

vũ trụ tồn tại và kết thúc như thế nào

Giờ thì chúng ta đã biết
vũ trụ gần như có dạng phẳng

Tuy nhiên,
vật chất hình thành vũ trụ

vẫn có thể ảnh hưởng đến
vận mệnh của nó

Chúng ta có thể tiên đoán

vũ trụ sẽ thay đổi thế nào
theo thời gian

nếu chúng ta đo được
mật độ năng lượng

của những thành phần đa dạng
trong vũ trụ ngày nay

Vậy, vũ trụ được cấu tạo
từ những chất gì?

Vũ trụ chứa tất cả những vật chất
chúng ta có thể thấy bằng mắt thường

như sao, khí, và hành tinh

Chúng ta gọi đó là Vật chất thông thường
hay Vật chất baryon

Thậm chí chúng ta
thấy chúng hiện diện xung quanh

mật độ năng lượng của chúng

thật ra rất nhỏ

chỉ chiếm khoảng 5%
năng lượng vũ trụ

Vậy hãy xem 95% còn lại kia là gì nhé

Gần 27% phần năng lượng còn lại

của vũ trụ

được tạo nên từ Vật chất tối

Vật chất tối phản ứng rất yếu với ánh sáng

nghĩa là chúng không tỏa sáng
hoặc không phản chiếu ánh sáng

như các hành tinh và ngôi sao

Tuy nhiên

cũng giống như
Vật chất thông thường

chúng hấp dẫn các vật khác

Thực tế, cách duy nhất để
xác định được Vật chất tối

là nhờ tương tác trọng lực này -

cách vật chất hoạt động xung quanh chúng

và cách chúng bẻ cong ánh sáng
như thế nào

khi chúng bẻ cong không gian xung quanh

Chúng ta vẫn chưa tìm ra
hạt vật chất tối

nhưng các nhà khoa học
trên toàn thế giới

đang nghiên cứu
loại hạt vật chất mơ hồ này

và tầm ảnh hưởng của Vật chất tối
lên vũ trụ

Nhưng bấy nhiêu vẫn chưa đủ 100%

68% còn lại

của mật độ năng lượng vũ trụ

là Năng lượng tối

thứ thậm chí còn bí ẩn
hơn cả Vật chất tối

Năng lượng tối

không hoạt động giống bất cứ
chất gì mà chúng ta biết

Nó hoạt động giống như
lực đẩy phản trọng lực

Nó có sức ép trọng lực -

điều mà Vật chất thông thường
và Vật chất tối không có

Thay vì kéo vũ trụ co lại

như chúng ta nghĩ

trọng lực khiến vũ trụ nở rộng thêm

với tỉ lệ ngày càng lớn

Một ý kiến nổi bật về Năng lượng tối

là nó là một vũ trụ bất biến

Tức là, nó có một tính chất kì lạ

là nó cũng giãn rộng
khi thể tích không gian giãn rộng

để giữ mật độ năng lượng của nó
không đổi

Vậy, khi vũ trụ càng giãn rộng

như nó đang làm ngay lúc này

sẽ có càng nhiều Năng lượng tối

Vật chất tối và Vật chất baryon

trái lại

không giãn nở theo vũ trụ

và bị pha loãng

Bởi vì tính chất này

của vũ trụ bất biến

vũ trụ trong tương lai

sẽ do Năng lượng tối chiếm ưu thế

ngày càng lạnh giá hơn

và giãn nở nhanh hơn

Cuối cùng, vũ trụ sẽ cạn kiệt khí

để tạo ra các ngôi sao

và bản thân các ngôi sao
cũng cạn kiệt năng lượng

và bùng cháy

để lại vũ trụ với toàn lỗ đen

Nếu có đủ thời gian

thậm chí khi những lỗ đen này bốc hơi

vũ trụ còn lại cũng sẽ
hoàn toàn trống vắng và lạnh lẽo

Đó là cái mà chúng ta gọi là
Cái Chết Nóng của vũ trụ

Tuy có vẻ u ám

khi sống trong một vũ trụ

sẽ kết thúc

trong hoang vắng và lạnh lẽo

kết cục của vũ trụ của chúng ta

thực ra lại cân xứng tốt đẹp

với khởi đầu nóng bừng và hăng hái của nó

Chúng ta gọi
giai đoạn tăng tốc kết thúc của vũ trụ

là Giai đoạn de Sitter

được đặt theo tên của
nhà toán học người Hà Lan

Willem de Sitter.

Tuy nhiên, chúng ta cũng tin rằng

vũ trụ có một

giai đoạn tăng tốc nở rộng khác

vào những năm đầu tiên
của vũ trụ

Chúng ta gọi đó là
sự phình to vũ trụ thời kỳ đầu -

lúc vũ trụ giãn rộng cực kỳ nhanh

trong thời gian ngắn

ngay sau vụ nổ Big Bang

Vậy, vũ trụ sẽ kết thúc

trong tình trạng như
khởi điểm của nó -

tăng tốc

Chúng ta sống trong

một thời kỳ lạ lùng
trong cuộc đời của vũ trụ

lúc chúng ta bắt đầu hiểu

về hành trình của vũ trụ

và quan sát lịch sử của nó

hiển hiện trên bầu trời

cho toàn bộ nhân loại được thấy