Vũ trụ (Kỳ 2)

Thảo luận trong 'Vật lí' bắt đầu bởi Duy Ly, 15/8/09.

Lượt xem: 376

  1. Duy Ly Lang thang mạng

    Kích thước của vũ trụ và vũ trụ quan sát được
    Vấn đề vũ trụ thực tế là vô tận hay hữu hạn hiện vẫn còn nhiều tranh luận.
    Vũ trụ quan sát được, gồm tất cả mọi nơi có thể có tác động đến con người kể từ Vụ Nổ Lớn, chắc chắn là hữu hạn, do tốc độ truyền tương tác không vượt quá tốc độ ánh sáng. Rìa của chân trời vũ trụ cách chúng ta 13,7 tỷ năm ánh sáng.
    [​IMG]
    Tuy nhiên những gì ta thấy ở rìa đã diễn ra cách đây 13,7 tỷ năm. Do vũ trụ đã không ngừng nở, tại thời điểm hiện nay, rìa đó đã đi được đến khoảng cách áng chừng khoảng 78 tỷ năm ánh sáng (7.4 × 1023 km), còn gọi là khoảng cách đồng hành của rìa.
    Như vậy, thể tích đồng hành của vũ trụ quan sát được là 1.9 × 1033 năm ánh sáng khối (coi như vùng vũ trụ này có hình cầu). Vũ trụ quan sát được chứa khoảng 7 × 1022 ngôi sao, nhóm lại trong khoảng 100 tỷ thiên hà, tập trung thành các nhóm thiên hà và các siêu nhóm thiên hà. Số lượng thiên hà, theo quan sát bởi Hubble Deep Field của Hubble Space Telescope, có thể lớn hơn ước lượng trên.
    Đa số các nhà thiên văn dùng từ "vũ trụ" khi nói đến "vũ trụ quan sát được". Lý do là các hiện tượng vật lý nằm ngoài khoảng vũ trụ quan sát được không có tác động gì đến chúng ta và không có giá trị khoa học.
    Chúng ta nằm ngay tại tâm của vũ trụ quan sát được [cần dẫn nguồn]. Điều này đi ngược lại nguyên lý Copernic, nói rằng vũ trụ là đồng nhất và không có tâm. Lý do là mọi tương tác đều chuyển động với vận tốc tối đa là vận tốc ánh sáng. Chúng ta nhìn càng xa, thì tức là chúng ta càng nhìn về quá khứ, và giới hạn là tại thời điểm khi Vụ Nổ Lớn mới nổ. Và ánh sáng chuyển động với cùng vận tốc theo mọi hướng đến chúng ta, chúng ta nằm ở tâm của vũ trụ quan sát được.
    Thành phần
    Các quan sát về vũ trụ hiện nay cho thấy nó là một không-thời gian phẳng (trên thang vĩ mô) chứa mật độ năng lượng-khối lượng 9,9 × 10-30 gam trên xentimét khối. Trong đó có 73% năng lượng tối (suy từ hình dạng không thời gian), 23% vật chất tối (suy từ quỹ đạo cả các thiên hà và đo đạc về lỗ đen) và 4% các nguyên tố hóa học (suy từ quan sát các thiên thể phát ra ánh sáng hay bức xạ điện từ). Bản chất của vật chất tối và năng lượng tối vẫn chưa được hiểu kỹ.
    Trong thời kỳ đầu của Vụ Nổ Lớn, vật chất thông thường và phản vật chất cùng được sinh ra với khối lượng bằng nhau. Tuy nhiên, do vi phạm đối xứng CP, lượng vật chất thông thường dần chiếm tỷ lệ cao hơn. Phần vật chất và phản vật chất còn lại tự hủy cặp với nhau để sinh ra photon, và vũ trụ còn lại lượng vật chất thông thường dư thừa như ngày nay.
    Trước khi những sao đầu tiên hình thành, thành phần hóa học của vũ trụ chứa chủ yếu hydro (75% khối lượng tổng cộng), và một phần helium-4 (4He) (24% khối lượng tổng cộng) cùng với một chút các nguyên tố hóa học còn lại. Một lượng nhỏ là đồng vị đơtơri, 3He và liti (7Li).Sau đó, qua các thế hệ sao sinh ra và chết đi, không gian giữa các sao được bổ sung thêm các sản phẩm của các phản ứng nhiệt hạch, thường được phóng ra bởi các vụ nổ của siêu tân tinh, gió sao...
    Vụ Nổ Lớn còn để là một lượng lớn các photon (ở dạng bức xạ nền đã quan sát được) và neutrino. Nhiệt độ của bức xạ nền giảm đều đặn khi vũ trụ nở ra, và nay xuống còn 2,725 K, ứng với cực đại bức xạ ở sóng vi ba. Mật độ của nền neutrino ngày nay vào khoảng 150 hạt trên xentimét khối.
    Hình dáng vũ trụ
    Hình dáng vũ trụ là một câu hỏi quan trọng trong vũ trụ học.
    Câu hỏi đầu tiên là vũ trụ của chúng ta "phẳng" và tuân thủ hình học Euclid trên khoảng cách vĩ mô, hay không? Hiện nay, đa số các nhà vũ trụ học tin là vũ trụ quan sát được khá phẳng, chỉ có những chỗ không-thời gian méo địa phương do sự tập trung mật độ vật chất cao bất thường (như ở hố đen). Nhận xét này được củng cố bởi bằng chứng thực nghiệm của WMAP, một thí nghiệm nhìn vào "dao động" của phông vi sóng vũ trụ.
    Câu hỏi thứ hai là vũ trụ của chúng ta có đa liên thông hay không? Theo mô hình của Vụ Nổ Lớn, vũ trụ của chúng ta không có biên giới, nhưng vẫn có thể chỉ chứa lượng không gian hữu hạn. Điều này tương tự như bề mặt của hình cầu: bề mặt này không có biên giới, nhưng diện tích bề mặt hữu hạn (4πR2); chúng ta đi trên bề mặt này theo một "đường thẳng" thì rồi sẽ lại vòng về chỗ cũ.
    Ví dụ ba chiều tương đương gọi là "không gian cầu" khám phá bởi Bernhard Riemann, với thể tích (2π2R3). Nếu vũ trụ của ta cũng tương tự vậy, khi ta đi theo "đường thẳng", ta sẽ trở lại điểm xuất phát sau khi đã đi hết "chu vi" của vũ trụ. Điều này cũng dẫn đến một kết quả thú vị là ta có thể nhìn thấy nhiều ảnh của cùng một ngôi sao, do ánh sáng từ nó có thể đi nhiều vòng quanh vũ trụ trước khi đến mắt ta (tương tự như nhiều ảnh của một ngọn nến nằm giữa hai gương song song). Câu hỏi này còn chưa được trả lời một cách dứt khoát, nhưng với kết quả về vũ trụ phẳng, khả năng về một vũ trụ đa liên thông là thấp.
    Theo wikipedia.org
    Đang tải...

  2. Bình luận bằng Facebook

Chia sẻ trang này