Phát Hiện Ngôi Sao Ra Đời Trước Vũ Trụ Phá Vỡ Mọi Sự Hiểu Biết Của Các Nhà Khoa Học | Thiên Hà TV

Nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ luôn là một trong những bí ẩn lớn nhất của nhân loại. Các nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp và phương tiện khác nhau để cố gắng khám phá những bí ẩn của vũ trụ và khôi phục lại lịch sử của vũ trụ. Tuy nhiên, đôi khi những phát hiện của họ lại mâu thuẫn với lý thuyết và kỳ vọng, hoặc thậm chí phá vỡ nhận thức của họ. Đây là lý do tại sao các nhà khoa học thỉnh thoảng gặp phải một số sự thật khó giải thích khi quan sát bầu trời. Một trong những sự thật đáng ngạc nhiên nhất là các nhà khoa học đã phát hiện ra một ngôi sao còn giả hơn cả vũ trụ. Ngôi sao này tên là Methuselah HD 140283, nằm trong tròng sao thiên bình, cách chảy đất 190 năm ảnh sáng. Là một sao cận khổng lồ nghèo kim loại, nghĩa là trong cơ thể nó chứa rất ít nguyên tố kim loại, thường là một dấu hiệu quan trọng để biết một ngôi sao có giả hay không. Bằng cách đo quan phủ và khoảng cách của nó, các nhà khoa học ước tính tuổi của nó vào khoảng 16 tỷ năm tuổi, và con số này thực tế còn lớn hơn tuổi của vũ trụ. Chính xác thì vấn đề này là về cái gì? Ngôi sao này có thể được sinh ra bên ngoài vũ trụ? Hay là chúng ta đã đánh giá thấp tuổi của vũ trụ? Câu hỏi đã khiến các nhà khoa học bồi dối và tranh luận khi cố gắng tìm ra lời giải thích hợp lý cho sự mâu thuẫn tưởng chừng như không thể xảy ra này. Để trả lời câu hỏi này, trước tiên chúng ta cần biết tuổi của vũ trụ được xác định như thế nào. Hiện nay, lý thuyết về nguồn gốc của vũ trụ được các nhà khoa học chấp nhận rộng rãi là thuyết Big Bang. Tin rằng vũ trụ bắt đầu từ một điểm rất nhỏ, mật độ cao, nhiệt độ cao và sau một vụ nổ dữ rồi, sẽ dã nở theo mọi hướng và hình thành nên vũ trụ mà chúng ta thấy ngày nay. Theo lý thuyết này, các nhà khoa học có thể tính toán tuổi của vũ trụ bằng cách đo tốc độ dã nở của vũ trụ. Tốc độ dã nở của vũ trụ còn được gọi là hàng số Hubble, là một con số mô tả vũ trụ dã nở bao nhiêu km trên giây trên mỗi MPa. Các nhà khoa học đo hàng số Hubble bằng cách quan sát các thiên thể khác nhau trong vũ trụ, chẳng hạn như siêu thân tinh, thiên hà, cụm thiên hà, v.v. Sau đó, họ có thể chia hàng số Hubble cho gia tốc của vũ trụ để có được tuổi của vũ trụ. Theo kết quả đo mới nhất năm 2013, hàng số Hubble là khoảng 67,4 và gia tốc của vũ trụ là khoảng 0,7. Khi đó tuổi của vũ trụ khoảng 13,82 tỷ năm. Kết quả này tưởng chừng như rất chính xác, nhưng thực tế lại có sai số lớn. Bởi vì các phương pháp và dữ liệu quan sát khác nhau có thể dẫn đến hàng số Hubble khác nhau. Điều này sẽ ảnh hưởng đến việc tính tuổi của vũ trụ. Ví dụ, vào năm 2019, một số nhà khoa học đã sử dụng kính viễn vọng không gian Hubble để quan sát một số ngôi sao biến quang trong vũ trụ và thu được hàng số Hubble lớn hơn, khoảng 73,4, giúp rút ngắn tuổi của vũ trụ xuống còn 12,74 tỷ năm. Sự khác biệt quá giới hạn sai sót này đã khiến các nhà khoa học bồi dối, không biết kết quả nào đáng tin cậy hơn. So với tuổi của vũ trụ, tuổi của các ngôi sao có vẻ dễ xác định hơn, vì vòng đời của các ngôi sao tương đối ổn định và có thể dự đoán được. Các nhà khoa học có thể xác định loại, giai đoạn tiến hóa và tuổi của các ngôi sao bằng cách quan sát quang phổ, độ sáng, khối lượng, nhiệt độ và các đặc điểm khác của chúng. Nói chung, một ngôi sao càng nặng thì tuổi thọ của nó càng ngắn vì nó tiêu thụ nhân liệu hạt nhân của chính nó nhanh hơn và cuối cùng phát nổ dưới dạng siêu tân tinh hoặc sụp đổ thành ngôi sao neutron hoặc lỗ đen. Ngôi sao càng nhỏ thì càng sống lâu vì tốc độ đốt nhân liệu hạt nhân chậm hơn, cuối cùng trở thành sao luồn trắng hoặc nâu. Dựa trên nguyên tắc này, các nhà khoa học có thể ước tính giới hạn tuổi trên của các loại sao khác nhau. Ví dụ, mặt trời là một ngôi sao có khối lượng trung bình với giới hạn tuổi trên khoảng 10 tỷ năm. Nó đã tồn tại được khoảng 4,65 tỷ năm và còn khoảng 5,35 tỷ năm để tồn tại. Giới hạn trên về tuổi của những ngôi sao nặng nhất, chẳng hạn như sao khổng lồ xanh, chỉ là vài triệu năm, trong khi giới hạn trên về tuổi của những ngôi sao nhỏ nhất, chẳng hạn như sao luồn đỏ, có thể lên tới hàng nghìn tỷ năm, thậm chí vượt qua giới hạn tuổi của vũ trụ. Vậy, Methuselah là loại sao gì? Tuổi của nó được xác định như thế nào? Methuselah là một sao khổng lồ nghèo kim loại, khối lượng của nó bằng khoảng 0,8 khối lượng mặt trời, độ sáng khoảng 0,6 độ sáng mặt trời và nhiệt độ khoảng 5.600 Kelvin, mắt hơn mặt trời một chút. Bằng cách đo quang phổ và khoảng cách của nó, các nhà khoa học đã ước tính được tuổi của nó, khoảng 16 tỷ năm tuổi. Kết quả này dựa trên giả định rằng Methuselah là ngôi sao thế hệ thứ hai, nghĩa là nó được cấu thành từ Heathrow và Halley còn sót lại, sau cái chết của ngôi sao thế hệ thứ nhất và ngôi sao thế hệ thứ nhất đều tạo ra vật chất nguyên thủy từ vụ nổ lớn. Không có bất kỳ nguyên tố kim loại nào. Vì vậy, hàm lượng kim loại của Methuselah cực kỳ thấp, chỉ gấp 250 lần mặt trời. Đây là lý do tại sao nó được coi là một ngôi sao rất già. Câu trả lời cho câu hỏi này không chỉ đơn giản là nói rằng Methuselah là một ngôi sao già hơn vũ trụ, mà còn phải tính đến những sai sót và sự không chắc chắn trong đo lường. Trước hết, chúng ta cần hiểu rằng, việc đo tuổi của vũ trụ hay tuổi của các ngôi sao đều không phải là một công việc dễ dàng. Tất cả đều cần dựa vào một số giải định và mô hình, và những giải định và mô hình này có thể không hoàn toàn chính xác hoặc có thể áp dụng được. Thứ hai, chúng ta cần biết rằng kết quả đo có một số phạm vi sai số nhất định, tức là giá trị thực có thể giao động trong một phạm vi, chứ không phải là một con số cố định. Vì vậy, khi chúng ta nói rằng Methuselah già hơn vũ trụ, thực ra chúng ta đang nói rằng ước tính của nó lớn hơn ước tính của vũ trụ. Nhưng điều đó không có nghĩa là tuổi thật của nó nhất thiết phải lớn hơn tuổi thật của vũ trụ. Vậy, tại sao điều này lại xảy ra? Tại sao giá trị ước tính của Methuselah lại lớn hơn giá trị ước tính của vũ trụ? Có thể có một số lý do cho điều này. Thứ nhất, ước tính về tuổi của vũ trụ bị đánh giá thấp. Điều này có thể là do các phép đo của chúng ta về sự giãn nở và gia tốc của vũ trụ là sai, hoặc các lý thuyết của chúng ta về nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ là sai lầm. Thứ hai, giá trị ước tính của Methuselah đã được đánh giá quá cao. Điều này có thể là do các phép đo của chúng ta về quang phổ và khoảng cách của ngôi sao Methuselah là sai, hoặc lý thuyết của chúng ta về loại và sự tiến hóa của ngôi sao vẫn còn một số sai sót. Cuối cùng, những ước tính cho cả vũ trụ và Methuselah đều sai. Điều này có thể là do các phép đo và lý thuyết của chúng ta về vũ trụ và các ngôi sao chưa đầy đủ, hoặc chúng ta hiểu sai về bản chất và mối quan hệ giữa vũ trụ và các ngôi sao. Tóm lại, Methuselah là một ngôi sao rất đặc biệt, bí ẩn về tuổi tắc của nó, cho phép chúng ta suy nghĩ và khám phá nhiều hơn về nguồn gốc cũng như sự tiến hóa của vũ trụ. Nó cũng nhắc nhở chúng ta rằng những bí ẩn của vũ trụ vượt xa sức tưởng tượng của chúng ta. Chúng ta vẫn còn nhiều điều chưa biết và chưa chắc chắn, cần phải quan sát và xác minh liên tục trước khi có thể dần dần tiến gần hơn đến sự thật. Việc vũ trụ của chúng ta bao nhiêu tuổi là một câu hỏi đã làm đau đầu các nhà khoa học trong nhiều thời đại. Câu hỏi tưởng khá đơn giản, nhưng theo năm tháng, rõ ràng là việc tìm ra câu trả lời không hề dễ dàng. Thậm chí ngày nay, vấn đề này vẫn còn đang được thảo luận vì nghiên cứu mới có thể bất cứ lúc nào đào ngược quan niệm vũ trụ trước đây của chúng ta về tuổi của hàng tỷ thiên hà, bao gồm vũ trụ của chúng ta. Gần đây, một nghiên cứu mới được công bố thách thức quan niệm bấy lâu nay rằng vũ trụ của chúng ta đã gần 13,8 tỷ năm tuổi. Nếu những phát hiện của nghiên cứu mới nhất này được chứng minh là chính xác, thì vụ nổi lớn có thể đã xảy ra cách đây, 26,7 tỷ năm, khiến tuổi thực của vũ trụ gần gấp đôi so với chúng ta nghĩ. Trong nhiều năm, các nhà thiên văn học và vật lý học chủ yếu tính toán tuổi của vũ trụ bằng cách đo thời gian trôi qua kể từ vụ nổi lớn và nghiên cứu những ngôi sao dài nhất. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Sở như đã giác nhận rằng, các ước tính trước đó đã sai lệch rất nhiều. Điều được đề cập trong nghiên cứu mới là vấn đề thiên hà sớm không thể xảy ra, từ lâu đã khiến các nhà khoa học bồi rối. Những người đang đấu tranh để giải thích tại sao một số thiên hà được cho là đã tồn tại rất lâu sau vụ nổi lớn, trên thực tế lại xả hơn nhiều so với tuổi ước tính của vũ trụ. Được quan sát qua kính viễn vọng James Webb của NASA, các thiên hà và ngôi sao như Methuselah dường như có mức độ trưởng thành và khối lược, thường gắn liền với hàng tỷ năm tiên hóa của vũ trụ. Đó là một quan sát đáng chú ý khi dẫn đến niềm tin phổ biến rằng chúng tồn tại hàng triệu năm sau vụ nổi lớn. Nhưng giờ đây, Rajendra Gupta, nhà vật lý lý thuyết tại Đại học Ottawa, tác giả nghiên cứu tin rằng, ông có thể giải thích câu hỏi hóc búa từ lâu đã khiến các nhà khoa học bối rối về những thiên hà cổ đại này. Gupta cho biết, mô hình mới được phát minh của chúng tôi kéo dài thời gian hình thành thiên hà thêm vài tỷ năm. Tính thời gian đã trôi qua kể từ vụ nổi lớn không phải là phương pháp duy nhất mà các nhà khoa học sử dụng để ước tính tuổi của vũ trụ. Sự dịch chuyển đỏ của ánh sáng theo nghĩa đen, ánh sáng từ các thiên hà xa xôi bị kéo dài và dịch chuyển về phía phần đỏ của quang phổ. Từ lâu đã giúp cung cấp thông tin cho các ước tính của các nhà vật lý về tuổi của vũ trụ. Nói một cách đơn giản, người ta cho rằng dịch chuyển đỏ biểu thị khoảng cách của các ngôi sao và thiên hà và do đó chúng ta đang di chuyển ra khỏi trái đất càng nhanh. Bằng cách ước tính tốc độ các ngôi sao đang di chuyển ra xa, các nhà khoa học có thể tính toán không gian đang dãn nở nhanh như thế nào thành một vũ trụ đang phát triển vô hạn. Nhưng cái gọi là lý thuyết ánh sáng mệt mỏi bắt nguồn từ năm 1929 bởi nhà thiên văn học người Thụy Sĩ Fritz Zwicky đã đưa ra một lời giải thích khác. Có lẽ sự dịch chuyển đỏ mà chúng ta thấy không phải do các thiên hà đang di chuyển ra xa chúng ta. Thay vào đó, lý thuyết của Zwicky cho rằng có thể là do ánh sáng mất năng lượng và tỏa sáng sau khi chuyển đi một quãng đường dài. Gupta đề xuất rằng nếu chúng ta cho phép lý thuyết của Zwicky cùng tồn tại về ý tưởng về một vũ trụ đang dãn nở, thì chúng ta có thể diễn giải lại dịch chuyển đỏ như là sự kết hợp của cả hai hiện tượng này và do đó đi đến một ước tính tuổi chính xác hơn nữa của vũ trụ. Và Gupta thậm chí còn đi xa hơn trong nghiên cứu này. Giới thiệu ý tưởng vật lý cơ bản của nhà vật lý lý thuyết người Anh Paul Dirac rằng các hàng số ghép chi phối sự tương tác giữa các hạt. Điều đó nghĩa là nếu các hàng số này tiến hóa thì thời gian cần thiết để hình thành các thiên hà ban đầu được quan sát trong kính thiên văn Jones Webb sẽ kéo dài từ vài trăm triệu năm đến vài tỷ năm. Nói đúng hơn, nó sẽ đưa ra lời giải thích cho mức độ phát triển và khối lượng cao cấp được quan sát thấy ở các thiên hà sơ khai khó hiểu trước đây.