Big Bang và sự tiến triển của vũ trụ

VIETNAM ASTRONOMY & COSMOLOGY ASSOCIATION CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI? Ba câu hỏi cơ bản của nhân loại Chúng ta là ai? Chúng ta từ đâu tới? Chúng ta sẽ đi về đâu? CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI? Theo truyền thuyết của người Iroquois, thế giới được xây dựng trên lưng một con rùa (The Great Turtle) CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI? Trong thần thoại Hy Lạp, vũ trụ ra đời từ một đám hỗn độn (Chaos), các vị thần và thế giới loài người đều sinh ra từ đây. CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI? Theo người Hindu, vũ trụ được tạo thành từ một quả trứng. Truyền thuyết này gợi ý sự liên quan tới lý thuyết ngày nay. CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI? Theo đạo Thiên Chúa, Jesus đã tạo ra thế giới trong 7 ngày. CHÚNG TA TỪ ĐÂU TỚI? Sự phát triển của khoa học thực nghiệm cho chúng ta cái nhìn rõ nét và có cơ sở về sự ra đời và tiến triển của vũ trụ. Chúng ta đã biết những gì? SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ Đến thế kỉ 20, công nghệ kính thiên văn phát triển và con người đã có thể quan sát và biết tới các thiên hà khác. SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ Các quan sát của Edwin Hubble năm 1929 cho thấy các thiên hà đang dịch chuyển ra xa chúng ta theo mọi hướng với vận tốc tỷ lệ với khoảng cách của chúng. DỊCH CHUYỂN ĐỎ Quan sát của Hubble cho thấy các thiên hà ở rất xa đều có quang phổ dịch về phía đỏ, cho thấy chúng đang đi ra xa khỏi chúng ta (hiệu ứng Doppler). Vận tốc dịch chuyển có thể được tính ra qua độ dịch bước sóng. z = Dl/l0 z: hệ số dịch chuyển đỏ Dl: độ dịch bước sóng l0: bước sóng phát ra ban đầu v: vận tốc dịch chuyển c: vận tốc ánh sáng (c ~ 3.108 m/s) v = c.z DỊCH CHUYỂN ĐỎ Vạch hấp thụ trong quang phổ một sao như Mặt Trời Ví dụ về vạch hấp thụ trong quang phổ một sao khác ĐỊNH LUẬT HUBBLE Các thiên hà ở xa (ở khoảng cách vài tram Mpc trở lên) đều đang dịch chuyển ra xa chúng ta với vận tốc dịch chuyển tỷ lệ với khoảng cách của chúng. v = H0.r v: vận tốc dịch chuyển r: khoảng cách của thiên hà H0: hằng số Hubble (hiện nay được tính tương đối là 70 (km/s)/Mpc) Mpc: Megaparsec (1 Mpc = 106 pc; 1 pc = 3,26 năm ánh sáng) SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ Năm 1948, George Gamow đề xuất thuyết Big Bang (vụ nổ lớn). Theo thuyết này, vũ trụ ra đời từ một vụ nổ lớn cách đây khoảng 13,9 tỷ năm. Toàn bộ không gian, thời gian và vật chất ra đời từ đây. SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ Thuyết tương đối rộng và bức xạ nền vũ trụ là những bằng chứng chứng minh cho thuyết Big Bang. SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ Lịch sử tiến hóa của vũ trụ • Từ t = 0 đến t = 10-43s: Kỷ nguyên Planck. • Từ 10-43s đến 10-36s: Kỷ nguyên thống nhất lớn. • Từ 10-36s đến 10-32s: Kỷ nguyên điện yếu và thời kỳ lạm phát. • 10-12s, bắt đầu kỷ nguyên quark. • Từ 10-6s đến 1s: kỷ nguyên hadron. • Từ 1s đến 10s: kỷ nguyên lepton. • t = 10s: kỷ nguyên photon. • ~380.000 năm sau Big Bang: giai đoạn tái tổ hợp. • Từ 380.000 đến 150 triệu năm sau Big Bang: thời kỳ tối. • ~150 triệu năm sau Big Bang: Các sao đầu tiên hình thành do liên kết hấp dẫn. • ~1 tỷ năm sau Big Bang: Các thiên hà đầu tiên hình thành. • ~13,8 tỷ năm sau Big Bang: hiện tại. CÓ GÌ NGOÀI VŨ TRỤ? Bên ngoài vũ trụ không có không gian và thời gian! CÓ GÌ NGOÀI VŨ TRỤ? Giả thuyết đa vũ trụ CHÚNG TA SẼ ĐI VỀ ĐÂU? Vũ trụ vẫn đang tiếp tục giãn nở CHÚNG TA SẼ ĐI VỀ ĐÂU? Liệu vũ trụ có co lại khi đã giãn nở đủ lớn? CHÚNG TA SẼ ĐI VỀ ĐÂU? Thông số mật độ Ω của vũ trụ cho biết về tương lai của vũ trụ. Ω được tính bằng tỷ lệ giữa mật độ trung bình và mật độ tới hạn. Tới nay Ω đã được xác định: Ω < 1 CHÚNG TA SẼ ĐI VỀ ĐÂU? Các quan sát cuối thế kỉ 20 đã chỉ ra rằng vũ trụ giãn nở gia tốc, nó sẽ không co lại mà giãn nở ngày càng nhanh. CHÚNG TA SẼ ĐI VỀ ĐÂU? Các sao chết dần và các thiên hà không tiếp tục tạo sao, mật độ vật chất giảm dần tới khi các tương tác không còn đáng kể, vũ trụ chết! VIETNAM ASTRONOMY & COSMOLOGY ASSOCIATION