Vũ trụ giãn nở đến đâu khi vốn đã vô hạn?

Khi nướng bánh, thợ bánh sẽ cho bột vào khuôn rồi đặt vào lò. Bột nở trong lò và tràn ra khắp khuôn. Bất cứ miếng chocolate hay quả việt quất nào trong bột bánh cũng sẽ cách xa nhau hơn khi bột nở ra. Sự giãn nở của vũ trụ có một số điểm giống như vậy. Tuy nhiên, một khác biệt quan trọng là bột giãn nở vào trong khuôn, còn vũ trụ không có chiếc khuôn nào. Vũ trụ chỉ tự giãn nở vào chính nó, theo Nicole Granucci, giảng viên Vật lý tại Đại học Quinnipiac, Mỹ.

Điều này có thể gây bối rối, nhưng vũ trụ được coi là tất cả mọi thứ bên trong nó. Trong vũ trụ đang giãn nở, chỉ có bột. Ngay cả khi có khuôn, chiếc khuôn đó cũng sẽ là một phần của vũ trụ, do đó sẽ giãn nở cùng với bột.

Giới khoa học biết rằng vũ trụ đang mở rộng vì họ có thể theo dõi các thiên hà khác di chuyển ra xa khỏi dải Ngân Hà - thiên hà chứa Trái Đất. Họ định nghĩa sự giãn nở bằng tốc độ rời xa của chúng. Định nghĩa này giúp họ hình dung sự giãn nở mà không cần một thứ gì đó giống như khuôn để vũ trụ giãn nở vào.

Vũ trụ bắt đầu với vụ nổ Big Bang cách đây 13,8 tỷ năm. Thuyết Big Bang mô tả nguồn gốc của vũ trụ như một điểm kỳ dị cực kỳ đặc và nóng. Điểm nhỏ bé này bất ngờ trải qua một sự giãn nở bùng nổ, khi mọi thứ trong vũ trụ đều mở rộng ra phía ngoài. Sau đó, vũ trụ nhanh chóng cô đặc, nguội đi, bắt đầu tạo ra vật chất và ánh sáng. Cuối cùng, nó phát triển thành vũ trụ mà chúng ta biết ngày nay.

Quan điểm cho rằng vũ trụ không tĩnh mà có thể đang giãn nở hoặc co lại do nhà vật lý Alexander Friedman đưa ra lần đầu tiên vào năm 1922. Ông xác nhận vũ trụ giãn nở bằng toán học.

Trong khi Friedman chứng minh rằng vũ trụ đang mở rộng, ít nhất ở một số điểm, Edwin Hubble nghiên cứu sâu hơn về tốc độ giãn nở. Nhiều nhà khoa học khác cũng xác nhận rằng các thiên hà khác đang di chuyển ra xa dải Ngân Hà. Năm 1929, Hubble công bố nghiên cứu nổi tiếng của ông, xác nhận rằng toàn bộ vũ trụ đang giãn nở và tốc độ tăng dần.

Phát hiện này tiếp tục làm khó các nhà vật lý thiên văn. Hiện tượng nào cho phép vũ trụ vượt qua lực hấp dẫn gắn kết nó trong khi cũng giãn nở bằng cách kéo các vật thể ra xa nhau?

Nhiều nhà khoa học sử dụng hình ảnh "phễu giãn nở" để mô tả cách sự giãn nở của vũ trụ tăng tốc kể từ sau vụ nổ Big Bang. Hãy tưởng tượng một chiếc phễu sâu với miệng rộng. Phần bên trái của phễu - đầu hẹp - đại diện cho sự khởi đầu của vũ trụ. Di chuyển về bên phải nghĩa là tiến về phía trước trong dòng thời gian. Phễu loe rộng dần thể hiện vũ trụ đang giãn nở.

Giới khoa học chưa thể đo lường trực tiếp xem năng lượng gây ra sự giãn nở gia tốc này đến từ đâu. Vì không thể nhìn thấy hay đo lường trực tiếp loại năng lượng này, họ gọi nó là năng lượng tối.

Theo mô hình của các nhà nghiên cứu, năng lượng tối phải là dạng năng lượng phổ biến nhất, chiếm khoảng 68% tổng năng lượng trong vũ trụ. Năng lượng từ vật chất hàng ngày, tạo nên Trái Đất, Mặt Trời và mọi thứ con người thấy, chỉ chiếm khoảng 5% tổng năng lượng.

Các nhà khoa học không có bằng chứng về bất cứ điều gì vượt ra ngoài vũ trụ mà con người biết. Tuy nhiên, một số người dự đoán rằng có thể tồn tại nhiều vũ trụ. Mô hình đa vũ trụ có thể giải quyết một số vấn đề mà giới khoa học gặp phải với những mô hình hiện tại về một vũ trụ duy nhất. Dù thế nào, vũ trụ vẫn sẽ tiếp tục giãn nở, với khoảng cách giữa dải Ngân Hà và hầu hết các thiên hà khác ngày càng tăng.

Thu Thảo (Theo Live Science)