Nhà vật lý: Sau 33 tỉ năm, vũ trụ ‘sẽ kết thúc trong một vụ co lớn’?
Vũ trụ này đang ở điểm giữa của vòng đời 33 tỉ năm của nó, một nhà vật lý Cornell tính toán với dữ liệu mới từ các đài quan sát năng lượng tối. Sau khi giãn nở đến kích thước đỉnh điểm khoảng 11 tỉ năm cho đến giờ, nó sẽ bắt đầu bật trở lại như một sợi dây cao su đến điểm kết thúc.
Henry Tye, giáo sư vật lý Horace White hồi hưu ở Trường Khoa học và nghệ thuật, có được kết luận đó sau khi đưa thêm dữ liệu mới vào một mô hình bao gồm ‘hằng số vũ trụ’– một yếu tố được Albert Einstein tạo ra và được các nhà vũ trụ học trong nhiều năm gần đây sử dụng để dự đoán tương lai của vũ trụ chúng ta.
“Trong 20 gần đây, mọi người tin là hằng số vũ trụ là dương và vũ trụ này sẽ giãn nở mãi mãi,” Tye nói. “Dữ liệu mới dường như chỉ dấu là hằng số vũ trụ là âm và vũ trụ này sẽ kết thúc với một vụ co lớn”.
Tye là tác giả chính của “The lifespan of our Universe” (Vòng đời của vũ trụ chúng ta), xuất bản trên tạp chí Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Vũ trụ này có tuổi đời 13,8 tỉ năm và đang giãn nở. Theo các mô hình vũ trụ hiện hành thì, Tye viết, hai số phận đơn giản nhất của nó là: sẽ tiếp tục giãn nở mãi mãi, nếu như hằng số vũ trụ là dương; hoặc nếu hằng số vũ trụ là âm, nó sẽ chạm đến kích thước cực đại, sau đó, ngược lại, cuối cùng sẽ co sụp về không.
Số phận thứ hai là lời kết luận mà Tye có được với tính toán của mình.
“Vụ co lớn định nghĩa kết thúc của vũ trụ,” Tye viết. Từ mô hình, ông xác định vụ co lớn sẽ diễn ra vào khoảng 20 tỉ năm nữa.
Thông tin mới trong năm nay là báo cáo của Dark Energy Survey (DES) ở Chile và Dark Energy Spectropopic instrument (DESI) ở Arizona. Tye cho biết, hai đài quan sát đó, một ở bán cầu nam và một ở bán cầu bắc, đều phối hợp tốt với nhau. Toàn bộ ý tưởng của cuộc khảo sát năng lượng tối ở hai nhóm này là tìm hiểu xem liệu năng lượng tối – chiếm 68% khối lượng và năng lượng của vũ trụ – có thực sự từ hằng số vũ trụ thuần túy hay không. Họ phát hiện ra là vũ trụ này không chỉ bị chi phối bởi một hằng số vũ trụ là năng lượng tối mà trên thực tế năng lượng tối còn có một cái gì đó khác nữa.
Tye và cộng sự đề xuất trong bài báo một hạt giả thuyết có khối lượng cực nhỏ hành xử như một hằng số vũ trụ, từng xuất hiện trong vũ trụ sớm nhưng giờ thì không còn như vậy. Mô hình đơn giản này vừa khít với dữ liệu nhưng lại đưa hằng số vũ trụ sang giá trị âm.
“Có người từng nói trước đây là nếu hằng số vũ trụ là âm thì cuối cùng, vũ trụ này sẽ đến hồi suy sụp. Giả thuyết của chúng tôi không mới” Tye nói. “Tuy nhiên, tại đây mô hình nói với chúng ta khi nào vũ trụ co sụp và cách nó co sụp như thế nào.”
Có nhiều quan sát hơn, Tye nói. Hàng trăm nhà khoa học đang đo đạc năng lượng tối bằng quan sát hàng triệu thiên hà và khoảng cách giữa các thiên hà, tập hợp được càng nhiều dữ liệu chính xác thì càng có thể đưa vào mô hình này. DESI sẽ tiếp tục quan sát trong nhiều năm tới, và các quan sát sẽ tiếp tục hoặc sẽ bắt đầu có sớm ở nhiều nơi khác, bao gồm Zwicky Transient Facility ở San Diego; kính viễn vọng European Euclid; NASA gần đây mới triển khai nhiệm vụ SPHEREx; và Đài quan sát Vera C. Rubin.
Tye thấy thông tin đáng khích lệ là vòng đời của vũ trụ có thể xác định được. Việc biết cả điểm khởi đầu và kết thúc của vũ trụ đem lại hiểu biết quan trọng về vũ trụ, mục tiêu của vũ trụ học.
“Với bất kỳ sự sống nào, bạn cũng muốn biết nó khởi đầu ra sao và kết thúc như thế nào – các điểm mấu chốt,” ông nói. “Với vũ trụ của chúng ta, thật thú vị để biết là nó có một điểm khởi đầu ư? Vào những năm 1960, chúng ta biết rằng nó có một điểm khởi đầu. Sau đó một câu hỏi tiếp theo là ‘Vậy nó có kết thúc không?’ Sau nhiều năm, nhiều người nghĩ rằng nó sẽ tồn tại mãi mãi. Giờ thì thật tốt khi biết rằng, nếu đúng như dữ liệu mách bảo, vũ trụ này sẽ có cả điểm kết thúc.”
Đồng tác giả của bài báo mà Tye là tác giả chính còn có nghiên cứu sinh Hoang Nhan Luu và Yu-Cheng Qiu.
Anh Vũ dịch từ ĐH Cornell
