Vũ trụ rộng lớn đến đâu? [Lưu Trữ] - Sức Trẻ

TrưỞnGLãO

21-06-2009, 12:34 AM

Nếu có bạn nào hỏi vũ trụ rộng lớn đến đâu? Câu trả lời sẽ là: vũ trụ không có giới hạn. Cũng giống như câu chân trời có tận cùng không và câu trả lời sẽ là: không có tận cùng.
"Không có giới hạn" - câu trả lời nghe có vẻ hoang đường. Chúng ta hãy cùng nhau giải đáp từng vấn đề cụ thể. Đối với con người, trái đất là vật thể khổng lồ. Thật vậy, bán kính trung bình của trái đất là 6.371 kilômet. Nhưng so với Mặt trời thì Trái đất chỉ là cậu bé tí hon. Nếu Mặt trời là một quả cầu rỗng thì nó có thể chứa được một triệu ba mươi vạn Trái đất. Tuy vậy Mặt trời mới chỉ là một thiên thể cỡ trung bình trong hệ Ngân hà. Trong hệ Ngân hà mênh mông có khoảng hơn 100 triệu thiên thể to bằng Mặt trời thậm chí lớn hơn Mặt trời. Có thể bạn cho rằng không còn không gian nào lớn hơn hệ Ngân hà. Không phải vậy, các nhà thiên văn học dùng kính viễn vọng hiện đại nhất đã phát hiện ra hơn một tỉ hệ thống không gian như hệ Ngân hà gọi là "tinh hệ ngoài Ngân hà", đó là chưa kể những tinh hệ quá xa Trái đất mà con người chưa phát hiện ra. Tất cả những tinh hệ đều nằm trong một tập đoàn tinh hệ gọi là tổng tinh hệ.
Ngày nay cho dù các kính viễn vọng thiên văn lớn nhất đã nhìn thấy các tinh hệ cách xa Trái đất 10 tỉ năm ánh sáng, nhưng tầm nhìn đó vẫn chưa vượt quá phạm vi tổng tinh hệ. Vậy tổng tinh hệ rộng lớn đến đâu? Hiện nay con người vẫn chưa biết giới hạn tận cùng của tổng tinh hệ, cũng như trung tâm của tổng tinh hệ ở chỗ nào. Trong tương lai, các nhà khoa học có thể tìm thấy giới hạn của tổng tinh hệ nhưng sẽ vẫn chưa tìm thấy được giới hạn của vũ trụ. Bởi vì bên ngoài tổng tinh hệ chắc chắn sẽ còn các thiên thể và các hệ thống thiên thể khác nữa vẫn chưa khám phá ra. Vậy bạn có đồng ý rằng vũ trụ không có giới hạn không? Không những vậy, "tuổi" của vũ trụ cũng không có giới hạn. Vũ trụ không có ngày sinh và cũng không có ngày tận số. Đương nhiên, bằng trí tuệ và lao động không ngừng, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại, loài người sẽ từng bước vươn xa tầm mắt của mình vào không gian bao la của vũ trụ.
Trên trời có bao nhiêu sao? Những đêm trời quang mây tạnh, trên bầu trời xuất hiện chi chít những vì sao nhấp nháy to nhỏ khác nhau. Xưa nay nhiều người cho rằng không thể đếm hết các vì sao trên trời, bởi vậy dân gian mới có câu "nhiều như sao trên trời". Thực ra, những vì sao trên trời mà mắt thường có thể nhìn thấy hoàn toàn có thể đếm được. Các nhà thiên văn căn cứ vào vị trí khu vực của các vì sao trên trời và chia thành 88 chòm sao, đồng thời căn cứ vào cường độ ánh sáng của từng vì sao để chia thành các cấp: sao thật sáng là cấp 1, tiếp đó là cấp 2, cấp 3, ... Mắt chúng ta nhìn thấy những vì sao mờ nhất đó là vì sao cấp 6. Chỉ cần chúng ta kiên trì đếm hết các chòm sao, rồi một chòm nữa đồng thời ghi chép cấp bậc cả các vì sao trong mỗi nhóm thì chỉ trong vài buổi tối chúng ta có thể đếm hết được các vì sao trên trời mà chúng ta nhìn thấy. Thực ra tổng số sao trên trời mà mắt thường có thể nhìn thấy không nhiều như ta đoán. Ví dụ: sao cấp 1 chỉ có 20 ngôi, sao cấp 2 có 46 ngôi, sao cấp 3 có 134 ngôi, sao cấp 4 có 458 ngôi, sao cấp 5 có 1476 ngôi, sao cấp 6 có 4840 ngôi. Tổng số các ngôi sao từ cấp 1 đến cấp 6 chỉ có 6.974 ngôi, không nhiều bằng số hạt cơm trong một bát cơm. Tuy vậy, một người trong cùng một thời gian chỉ có thể nhìn thấy nửa bầu trời, còn nửa bầu trời kia nằm phía dưới đường chân trời mà ta không nhìn thấy. Hơn nữa những vì sao ở gần đường chân trời do ảnh hưởng sức hút của tầng khí quyển Trái đất nên chúng ta không nhìn thấy. Bởi vậy, vào bất cứ thời điểm nào, một người trên Trái đất cũng chỉ có thể nhìn thấy khoảng 5000 vì sao trên bầu trời. Nhưng nếu chúng ta quan sát bằng kính viễn vọng thì kết quả nhìn được sẽ khác hẳn. Dù chỉ quan sát bằng kính viễn vọng cỡ nhỏ nhất, chúng ta sẽ nhìn thấy khoảng 5 vạn vì sao. Nếu quan sát bằng kính viễn vọng lớn nhất và hiện đại nhất, chúng ta sẽ nhìn thấy khoảng trên một tỉ sao. Thực ra số lượng sao trên bầu trời còn nhiều hơn nữa. Có những sao cách Trái đất quá xa dù chúng ta quan sát bằng kính viễn vọng hiện đại nhất cũng không nhìn thấy. Một số tinh hệ vì cách Trái đất quá xa chỉ hiện ra trong kính viễn vọng lớn nhất một chấm sáng lò mờ, nhưng trong chấm sáng lờ mờ đó có chứa tới hàng tỉ sao lớn bé.
Vũ trụ là vô cùng tận. Những gì mà các nhà khoa học thiên văn nhìn thấy trong vũ trụ mới chỉ là một phần nhỏ bé của vũ trụ. Trong vũ trụ có bao nhiêu tinh hệ khổng lồ? Trong vũ trụ có tồn tại những thiên thể và hệ thống thiên thể mà con người chưa khám phá ra không? Đó là những câu hỏi mà các nhà thiên văn đến nay vẫn chưa giải đáp được.

TrưỞnGLãO

21-06-2009, 12:35 AM

Quan sát các vì sao qua kính viễn vọng, ta thấy chúng đều hình cầu, chưa ai nhìn thấy sao nào hình tam giác, hình vuông. Nếu có, đó mới là điều lạ. Tại sao vậy? Muốn trả lời câu hỏi này, chúng ta phải xét từ hai mặt. Các sao trong vũ trụ mà chúng ta nhìn thấy phần lớn là những sao phát quang và phát nhiệt (hằng tinh). Các sao đó thực chất là các "Mặt trời" nhỏ với nhiệt độ rất nóng. Nhiệt độ cao nhất trên bề mặt các sao nóng tới 40.000 - 70.000 độ C, thấp nhất cũng vài nghìn độ C. Nhiệt độ của vỏ Mặt trời khoảng 6.000 độ C, nhiệt độ ở giữa Mặt trời khoảng 15 triệu độ C. Với nhiệt độ cao như vậy đương nhiên trên các sao không thể có vật chất ở thể rắn hoặc thể lỏng mà chỉ tồn tại vật chất ở thể khí. Thể khí giãn nở về mọi phía đều như nhau, phạm vi giãn nở về mọi phía cũng như nhau, đồng thời thể khí cũng bị khống chế bởi lực vạn vật hấp dẫn và cân bằng với nhau. Bởi vậy bề mặt của thể khí đó đương nhiên phải là hình cầu. Đó là một nguyên nhân chúng ta nhìn thấy các sao đều hình cầu. Ngay từ thế kỷ 17, nhà vật lý người Anh là Newton đã khẳng định: "tất cả các vì sao tự chuyển động quanh mình chúng, thì chúng sẽ có hình cầu hoặc hình cầu dẹt".
Sự thực đúng như vậy. Bây giờ chúng ta tìm hiểu các vì sao không có khả năng phát sáng và phát nhiệt (hành tinh). Các sao này không phải dạng thể khí mà là thể rắn, nhưng khi mới hình thành các thiên thể này đều ở dạng nóng chảy. Do các thiên thể đó tự quay quanh mình chúng nên đều có hình cầu hoặc hình cầu dẹt. Trong cơ học người ta gọi sự hình thành các thiên thể này là "hình cầu tròn xoay" hoặc "elip tròn xoay". Mặt trăng cũng như các hành tinh khác đều hình cầu hoặc hình cầu dẹt, đó là do khi mới hình thành chúng chuyển động rất mạnh. Mặt trời là khối khí nóng rực hình cầu, Mặt trời cũng không ngừng tự chuyển động quanh nó, khoảng 25 ngày tự quay hết một vòng, chỉ riêng việc đó cũng đủ chứng minh Mặt trời hình cầu. Các vì sao xa xôi trong vũ trụ cũng đều tự quay quanh mình chúng với tốc độ nhanh nhất 420 km/giây. Bởi vậy bản thân các vì sao cộng với khối thể khí xung quanh chúng cũng đều quay thành hình cầu hoặc hình cầu dẹt. Sẽ có bạn đặt câu hỏi rằng, các sao tự quay quanh mình chúng, vậy sao vật chất thể khí trên các vì sao đó không bị văng ra ngoài vũ trụ? Không thể có chuyện đó bởi vì các sao đều có sức hút rất mạnh đủ để giữ cho vật chất thể khí không bị bắn văng vào vũ trụ mà luôn bám chặt lấy chúng và cũng quay với chúng.
Đương nhiên không phải tất cả các thiên thể trong vũ trụ đều hình cầu hoặc hình cầu dẹt, ví dụ một số tinh vân, tiểu hành tinh và các vệ tinh có hình dạng không giống nhau. Vì sao ban đêm nhìn thấy sao, ban ngày không nhìn thấy sao? Nhắc đến các vì sao, chúng ta thường nghĩ ngay đến trời đêm và thường cho rằng chỉ vào ban đêm mới nhìn thấy sao. Cũng như khi nhắc đến Mặt trời ta nghĩ ngay đến ban ngày sáng sủa. Đúng vậy, nói đến Mặt trời là nói đến ban ngày, bởi lẽ ban ngày là do Mặt trời đem lại. Nhưng còn các sao thì thế nào? Chẳng lẽ chỉ có ban đêm mới nhìn thấy sao? Sao là gì? Sao là thiên thể. Những thiên thể mà chúng ta nhìn thấy chỉ trừ một số ít là sao không tự phát sáng và phát nhiệt, tuyệt đại đa số là sao tự phát sáng và phát nhiệt, quanh năm suốt tháng lúc nào chúng cũng sáng lấp lánh.
Nếu nói ban ngày sao cũng sáng vậy tại sao ban ngày chúng ta không nhìn thấy sao mà phải đợi tới sẩm tối mới nhìn thấy chúng? Nguyên do là ban ngày tầng khí quyển của trái đất đã tán xạ một phần ánh sáng Mặt trời, lượng ánh sáng đó chiếu sáng bừng không trung át cả ánh sáng của các vì sao, khiến chúng ta không nhìn thấy chúng nữa. Nếu không có bầu khí quyển tán xạ ánh sáng Mặt trời, không trung sẽ tối đen và cho dù ánh sáng Mặt trời rất sáng thì chúng ta vẫn nhìn thấy sao vào ban ngày. Thế có cách nào nhìn thấy sao vào ban ngày không? Có! Chỉ cần dùng một kính thiên văn viễn vọng là đủ. Qua kính thiên văn viễn vọng, chúng ta sẽ nhìn thấy rất rõ các vì sao vào ban ngày. Đó là do hai nguyên nhân: một là, thành ống kính viễn vọng đã che khuất khá nhiều ánh sáng Mặt trời bị tán xạ trong khí quyển, tạo ra một "đêm tối nhỏ" trong lòng ống kính viễn vọng; hai là, tác dụng thấu kính của kính viễn vọng khiến cho bầu trời sẫm lại đồng thời khuếch đại ánh sáng của các vì sao và chúng hiện ra rất rõ. Dùng kính viễn vọng thiên văn quan sát các sao vào ban ngày hiệu quả kém hơn so với ban đêm vì khó nhìn thấy những sao mờ nhạt . Nhưng dù sao cũng giải đáp được câu hỏi ban ngày cũng có thể nhìn thấy sao.