Người ta nói ở ngoài vũ trụ xa xôi kia, có một lỗ hổng giữa không gian. Nó là một vùng lớn và trống trải, rộng tới hàng tỷ năm ánh sáng và đặc biệt, vùng rộng lớn này không chứa một thứ gì cả. Không thấy dấu vết của vật chất thuộc bất kỳ dạng nào, không sao và cũng chẳng có hành tinh nào, không thiên hà, không plasma, không khí gas và không bụi. Đây cũng không phải một hố đen khổng lồ, không phát ra chút phóng xạ nào.
Người ta cũng nói rằng trong cả vũ trụ, đây có lẽ là ví dụ duy nhất về “hư không”. Hệ thống kính thiên văn hàng đầu của chúng ta đã xác nhận sự tồn tại của vùng không gian trống trải.
Vùng không gian trống trải.
Nếu bạn tin vào những điều trên, thì bạn đã trở thành nạn nhân của cú lừa vẫn tồn tại trên Internet nhiều năm nay.
Theo khoa học mà nói, những điều được nêu không đúng chút nào. Thứ gần nhất với “hư không” trên Vũ trụ là một những vùng trống vũ trụ, những khoảng không nằm giữa các sợi thiên hà (galaxy filament) - cấu trúc lớn nhất tồn tại trong không gian với kích cỡ từ 200-500 triệu năm ánh sáng.
Nhưng đến cả những khoảng không vừa nêu còn chứa vật chất. Khoảng không gian đen đúa trong tấm ảnh trên thực chất là một đám mây khí gas. Đây là những chứng cứ khoa học khẳng định điều đó.
Khi nhìn vào tấm ảnh gốc, điều đầu tiên bạn thấy là bức ảnh có rất nhiều nguồn sáng - những chấm sáng nhỏ với nhiều màu khác nhau. Những nguồn sáng tỏa tia nhiễu xạ ra xung quanh cho thấy chúng là một điểm phát sáng tập trung. Tấm màn đen “che cả bầu trời” rõ ràng là nằm chắn mất bất kỳ nguồn sáng nào đằng sau nó, đặc đến mức chỉ có le lói chút ánh sáng tại viền khối đen.
Những nguồn sáng không thể cách ta hàng tỷ năm ánh sáng được, vì chúng đều là sao trong Dải Ngân hà, bản thân thiên hà của chúng ta cũng chỉ rộng có 100.000 năm ánh sáng thôi. Vì thế, vật thể chắn sáng chắc chắn phải gần ta hơn những ngôi sao kia, chắc cũng nhỏ thôi nếu nó gần như vậy.
Chưa khẳng định được là gì, nhưng chắc chắn đây không phải một khoảng trống trong Vũ trụ.
Thực tế, đám mây bụi này chỉ cách ta khoảng 500 năm ánh sáng: nó là một tinh vân có tên Barnard 68. Khoảng một thế kỷ trước, nhà thiên văn E. E. Barnard đã quan sát bầu trời, hòng kiếm tìm một khoảng không thiếu sáng lởn vởn trước nền vũ trụ được tô điểm bởi ánh sáng. Theo quan sát, những “tinh vân tối - dark nebula” này là đám mây khí trơ, còn được gọi là giọt Bok.
Barnard 68.
Barnard 68 nhỏ, khá gần Trái Đất, có những đặc tính sau:
- Cách Trái Đất khoảng 500 năm ánh sáng.
- Khối rất nhỏ, khoảng gấp đôi Mặt Trời.
- Chiều rộng xấp xỉ nửa năm ánh sáng.
Trên đây là hình ảnh Barnard 68 dưới góc nhìn của kính viễn vọng hồng ngoại. Những hạt vật chất tạo nên tinh vân này có cỡ vừa đủ để hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được, nhưng những ánh sáng có bước sóng dài thì hoàn toàn có thể đi qua.
Trong hình ảnh hồng ngoại, bạn có thể thấy rõ “vùng hư không trên Vũ trụ” chỉ là một cú lừa, không hơn không kém.
Giọt Bok có rất nhiều trong các thiên hà nhiều khí gas và nhiều bụi, xuất hiện thường xuyên trong Dải Ngân hà của ta. Chúng tồn tại dưới dạng đám mây tối mịt che mất ánh sáng, hoặc lởn vởn trong những khu vực chuẩn bị hình thành sao.
Câu hỏi mà một người tò mò có thể đặt ra vào thời điểm này: liệu ngoài vũ trụ vô tận, có một khoảng trống nào không hề chứa vật chất và không phát ra một thứ bức xạ nào hay không?
Có những khoảng trống, nhưng bản chất của chúng có lẽ khác với những gì bạn nghĩ. Hãy hồi tưởng lại thời điểm của nhiều năm về trước, khi vũ trụ bắt đầu hình thành, toàn bộ tấm nền không gian là một đại dương của vật chất thông thường, vật chất tối và bức xạ. Qua lực hấp dẫn, sự giãn nở của vũ trụ, bức xạ, sao hình thành và thời gian, ta có được vũ trụ như thời điểm hiện tại.
Những thành phần cấu tạo nên vũ trụ sử dụng vật lý để tương tác với nhau suốt 13,8 tỷ năm qua, để hình thành mạng lưới vũ trụ khổng lồ. Những khối vật chất lớn sẽ lấy bớt vật chất của những khu vực nhỏ hơn, dần dần ta sẽ có những nhóm thiên hà, cụm thiên hà, những sợi thiên hà khổng lồ, giữa chúng là những khoảng trống vũ trụ.
Đối với khoảng trống này, vật chất chỉ “hiếm” chứ không phải không tồn tại.
Gọi là khoảng trống, nhưng thực chất chúng vẫn chứa vật chất. Thiên hà hiếm khi xuất hiện tại những khoảng trống này, nhưng chỉ “hiếm” chứ không phải không tồn tại. Thậm chí tại khoảng trống vũ trụ mỏng nhất ta từng phát hiện thấy, vẫn có một thiên hà lớn nằm ngay giữa nó.
Đó là MCG+01-02-015 đứng một mình, không có thiên hà nào xung quanh. Những bằng chứng nghiên cứu cho thấy trong suốt lịch sử hình thành của mình, nhiều thiên hà nhỏ đã “sáp nhập” với nhau tạo nên MCG+01-02-015.
Trong những khoảng trống Vũ trụ này, bằng chứng cho thấy các đám mây vật chất có độ đặc nhỏ hơn giọt Bok nhưng vẫn đặc đủ để hấp thụ được ánh sáng phát ra từ những ngôi sao xa xôi. Khả năng chắn sáng cho ta biết những vùng trống có vật chất.
Chúng là những vùng có độ đặc vật chất thấp, chứ không hề trống trải tuyệt đối.
Thiên hà MCG+01-02-015 nằm ở giữa tấm ảnh này đây. Nó cô đơn tới nỗi nếu nhân loại phát triển ở đây và có một tốc độ phát triển tương đương, đến năm 1960, ta mới phát hiện ra thiên hà đầu tiên trong Vũ trụ.
Tại đó, ta cũng thấy cả dấu vết của vật chất tối, khi mà nền sao sáng cho thấy hiệu ứng của cả lực hấp dẫn bẻ cong đường đi của ánh sáng, lẫn hiệu ứng Sachs-Wolfe, khiến bước sóng của photon phát ra từ bức xạ nền vi sóng vũ trụ (CMB) bị biến đổi. Thậm chí các điểm lạnh của CMB cũng có những điểm tương quan với các khu vực kém độ đặc vật chất này.
Kích cỡ của các điểm lạnh cho ta biết một điều quan trọng: những khoảng trống trong vũ trụ chắc chắn phải có vật chất tồn tại. Có thể lượng vật chất là rất ít, nhưng một con số xấp xỉ 0% sẽ làm sai lệch mọi dữ liệu và tính toán liên quan.
Thế nhưng lại có câu hỏi mới xuất hiện: tại sao bản thân vùng tối đó không thể phát sáng, nếu như chúng có vật chất lẫn những thiên hà của riêng mình? Câu trả lời đơn giản: tại kính viễn vọng của ta không đủ nhạy để bắt được những photon ánh sáng có phát ra từ khoảng cách xa đến thế.
Đây cũng là lý do khiến ngành thiên văn học phải liên tục cải thiện mình, chế tạo ra những hệ thống kính thiên văn hiện đại hơn nữa, có thể phát hiện ra bất cứ thứ gì trên Vũ trụ.
Lời cuối: đúng là ở trong vũ trụ vô tận, có những khoảng trống khổng lồ, đường kính có thể lên tới tới hàng trăm triệu năm ánh sáng, một vài khoảng trống có kích cỡ lên tới tỷ năm ánh sáng. Có một điều đúng nữa: những khoảng trống đáng chú ý nhất không phát ra chút bức xạ phát hiện được nào.
Không phải vì chúng không chứa vật chất, chỉ đơn giản là ta không thể đo đạc được chúng thông qua bức xạ chúng phát ra; ta cần những phương cách phân tích mới để cho thấy những khoảng không đó vẫn chứa đầy vật chất. Bạn không thể nhầm lẫn chúng với các tinh vân tối hay các giọt Bok.
Lời chốt: không phải cái gì trên Internet cũng đúng. Vũ trụ vốn bí ẩn nhưng không thể dùng cớ đó để bịa ra những tấm ảnh viral muôn nơi được.