Mô phỏng kết cục diệt vong của vũ trụ

Vũ trụ sẽ biến mất như thế nào? Trong một bài thơ nói về ngày tận thế, nhà thơ người Mỹ đã trả lời câu hỏi trên là “không phải bằng một vụ nổ mà bằng một tiếng thút thít rồi tan biến”. Nhưng để giúp bạn hình dung chính xác hơn, các nhà vật lý học đã dành nhiều thời gian nghiên cứu và đưa ra một số giả thuyết đáng tin cậy.

Mọi thứ đều có bắt đầu và kết thúc, bao gồm vũ trụ của chúng ta. Nhưng mọi thứ chúng ta biết kết thúc như thế nào và lúc nào điều đó xảy ra?

Nhà vũ trụ học người Mỹ, ông Robert Caldwell cho biết trong sách vở hiện nay vẫn nói rằng sẽ có 3 kịch bản xảy ra đối với vũ trụ.

Hãy bắt đầu từ khu vực chúng ta biết rõ nhất: Hệ Mặt Trời.

Sau 1 tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ sáng hơn 10% so với ngày nay. Điều này sẽ làm tăng nhiệt độ trên bề mặt Trái Đất, khiến các đại dương bốc hơi nhanh hơn và hủy diệt hầu hết sự sống trên Trái Đất. Không ai có thể sống sót để chứng kiến sự kiến lớn tiếp theo của chúng ta trong 4-5 tỷ năm tới.

Ngay bây giờ, dải Ngân Hà đang bị cuốn vào vũ điệu trọng lực với thiên hà lân cận tên Andromeda. Hai thiên hà lao về phía nhau với tốc độ 402.000km/h và sẽ đâm vào nhau trong gần 5 tỷ năm nữa.

Các nhà thiên văn học dự đoán Hệ Mặt Trời của chúng ta sẽ vẫn nguyên vẹn khi hai "gã khổng lồ" này giao chiến với nhau.

Sau 5-8 tỷ năm nữa, lò hạt nhân Mặt Trời sẽ trải qua thay đổi đột ngột, khiến nó mở rộng tới kích thước cực đại, nuốt chửng sao Thủy, sao Kim và thậm chí cả Trái Đất.

Mặt Trời không phải là thứ duy nhất mở rộng, toàn bộ vũ trụ cũng sẽ như vậy.

Nhưng Mặt Trời không phải là thứ duy nhất mở rộng, toàn bộ vũ trụ cũng sẽ như vậy, và sự mở rộng đó đang diễn ra ngày càng nhanh. Nếu sự mở rộng tiếp tục đẩy nhanh, trong vòng 100 tỷ năm, khoảng cách giữa các thiên hà sẽ lớn tới mức, ánh sáng từ các thiên hà xa xôi sẽ không thể tới chỗ chúng ta. Chúng ta sẽ không thể nhìn thấy hay nghiên cứu bất kì thiên hà nào ở ngoài vùng vũ trụ lân cận của chúng ta, gọi nhóm địa phương.

Nhóm địa phương là tập hợp khoảng 50 thiên hà ràng buộc với nhau do trọng lực. Theo thời gian, khoảng 100-1000 tỷ năm nữa, tất cả các thiên hà này, bao gồm thiên hà của chúng ta sẽ sát nhập thành một thiên hà. Đó chỉ là một trong hàng tỷ thiên hà trong khắp vũ trụ, không thể nhìn thấy hay tiếp xúc với nhau.

Lướt nhanh tới 100.000 tỷ năm nữa, chúng ta sẽ tiến vào kỷ nguyên suy thoái (Degenerate Era), thời điểm mọi ngôi sao trong vũ trụ chết, chỉ còn lại xác sao lạnh tối mờ.

Cuối cùng, sau 10-100 tỷ tỷ năm nữa, những xác sao này sẽ thoát khỏi lực hút của thiên hà hoặc sẽ xoáy tròn vào siêu hố đen ở trung tâm.

Sau 10^33 năm nữa, các hố đen sẽ thống trị vũ trụ của chúng ta, mở ra kỷ nguyên mới gọi là kỷ nguyên hố đen (Black Hole Era), nhưng đó chưa phải là kết thúc.

Cuối cùng, ngay cả hố đen cũng chết. Chúng dần dần đánh mất khối lượng thông qua một hiện tượng mang tên bức xạ Hawking. Trong khoảng 10^100 năm, hố đen cuối cùng sẽ bốc hơi vào quên lãng. Sau thời điểm đó, phần lớn các nhà thiên văn học đồng ý vũ trụ sẽ tiếp tục mở rộng, lạnh dần và mất dần năng lượng trong quá trình. Sau cùng, vũ trụ sẽ không còn năng lượng để sản sinh hành tinh hay ngôi sao mới.

Trong khi kết thúc đáng buồn này sẽ trở thành tương lai của chúng ta, có một kết cục khác ít khả năng xảy ra hơn, có thể đến sớm hơn rất nhiều. Kịch bản đó gọi là "Big Rip". Ở kịch bản này, năng lượng của bóng tối, một thứ vật chất kì bí hoạt động ngược lại với trọng lực, sẽ kéo tất cả mọi thứ ra khỏi nhau. Sự mở rộng của vũ trụ sẽ ngày càng nhanh cho đến khi các thiên hà ở xa sẽ đi càng xa và chúng ta không còn nhìn thấy ánh sáng của chúng nữa.

Liệu có sinh vật nào có thể sống sót qua quá tình đó hay không, chẳng ai có thể biết.

Do tốc độ của sự mở rộng vũ trụ là ngày càng nhanh cho nên những vật thể càng gần thì càng sớm bắt đầu biến mất phía sau “bức tường bóng tối” – như lời ông Caldwell miêu tả, “các thiên hà chia tách, hệ mặt trời chia tách và để cho trí tưởng tượng của bạn tha hồ bay xa. Các hành tinh, rồi đến các nguyên tử và cuối cùng là chính vũ trụ sẽ tan biến".

Cái kết nào sẽ xảy ra?

Do chưa hiểu rõ các thuộc tính của năng lượng bóng tối, các nhà nghiên cứu không thể biết kịch bản nào sẽ xảy ra.

Cũng còn một số các giả thiết khác về sự tiến hóa của vũ trụ. Dưới góc độ những định luật vật lý hiện nay, rất có thể các hạt Higg (một loại hạt làm cho các loại hạt khác có khối lượng) sẽ phá hủy mọi thứ. Hạt Higg được phát hiện ra vào năm 2012, nó có khối lượng gấp khoảng 126 lần so với một hạt proton.

Nhưng về lý thuyết thì khối lượng này của Higg hoàn toàn có thể biến đổi, bởi vì vũ trụ hiện nay có thể không đang trong trạng thái ít năng lượng nhất trong toàn bộ tuổi đời của mình. Toàn bộ vũ trụ có thể nằm trong trạng thái chân không giả bất ổn, ngược lại với trạng thái chân không thật. Nếu khối lượng của các hạt Higg bằng cách nào đó mà trở nên nhẹ hơn thì vũ trụ sẽ rơi vào tình trạng chân không thật ở mức năng lượng thấp.

Nếu các hạt Higg đột nhiên bị bung ra thành nhiều hạt nhỏ hơn khối lượng bị giảm đi thì tất cả mọi thứ khác trong vũ trụ cũng sẽ chịu ảnh hưởng tương tự. Giống như vậy, các hạt photon có thể tăng khối lượng, đồng nghĩa với việc áng sáng mặt trời tỏa ra trở nên giống như một cơn mưa rào. Liệu có sinh vật nào có thể sống sót qua quá tình đó hay không, chẳng ai có thể biết.

Ông Caldwell nói: “Tôi cho đây là một loại thảm họa môi trường vật lý hạt. Nó không trực tiếp gây ra hồi kết của vũ trụ, nó chỉ làm cho vũ trụ trở thành một nơi khó sống mà thôi”.

Dù kịch bản nào xảy ra, kết quả cũng là một vũ trụ không có ánh sáng hay sự sống tồn tại.