Giới thiệu
Không có gì lúc ban đầu cả. Sau đó, khoảng 13,7 tỷ năm trước, vũ trụ hình thành. Chúng tôi vẫn không biết các điều kiện chính xác theo đó điều này đã xảy ra, và liệu có một thời gian trước thời gian. Nhưng bằng cách sử dụng các quan sát và mô hình kính viễn vọng của vật lý hạt, các nhà nghiên cứu đã có thể ghép lại một dòng thời gian sơ bộ về các sự kiện lớn trong cuộc sống của vũ trụ. Ở đây chúng ta hãy xem một số khoảnh khắc lịch sử quan trọng nhất của vũ trụ của chúng ta, từ giai đoạn trứng nước cho đến cái chết cuối cùng của nó.
Các vụ nổ lớn
Tất cả bắt đầu từ Vụ nổ lớn, "đó là một khoảnh khắc trong thời gian, không phải là một điểm trong không gian", Sean Carroll, nhà vật lý lý thuyết tại Viện Công nghệ California, nói với Live Science. Cụ thể, đó là thời điểm khi thời gian bắt đầu, thời điểm mà tất cả các nội dung tiếp theo đã được tính. Mặc dù có biệt danh nổi tiếng, Big Bang thực sự không phải là một vụ nổ mà là giai đoạn vũ trụ cực kỳ nóng và dày đặc và không gian bắt đầu mở rộng ra mọi hướng cùng một lúc. Mặc dù mô hình của Vụ nổ lớn nói rằng vũ trụ là một điểm cực kỳ nhỏ có mật độ vô hạn, đó chỉ là một cách nói vẫy tay mà chúng ta hoàn toàn không biết chuyện gì đang xảy ra sau đó. Vô số toán học không có ý nghĩa trong các phương trình vật lý, vì vậy Vụ nổ lớn thực sự là điểm mà sự hiểu biết hiện tại của chúng ta về vũ trụ bị phá vỡ.
Thời đại lạm phát vũ trụ
Bí quyết tiếp theo của vũ trụ là phát triển rất lớn rất nhanh. Trong 0,000000000000000000000000000000001 (đó là một dấu thập phân có 30 số 0 trước 1) giây sau Vụ nổ lớn, vũ trụ có thể đã mở rộng theo cấp số nhân, đẩy các khu vực của vũ trụ ra trước đó tiếp xúc gần gũi. Thời đại này, được gọi là lạm phát, vẫn chỉ là giả thuyết, nhưng các nhà vũ trụ học thích ý tưởng này vì nó giải thích tại sao các vùng không gian xa xôi lại xuất hiện rất giống nhau, mặc dù cách nhau rất xa. Trở lại năm 2014, một nhóm nghiên cứu nghĩ rằng họ đã tìm thấy tín hiệu của sự giãn nở này trong ánh sáng từ vũ trụ sơ khai. Nhưng kết quả sau đó hóa ra lại là một thứ gì đó trần tục hơn nhiều: cản trở bụi liên sao.
Quark-gluon plasma
Vài mili giây sau khi bắt đầu thời gian, vũ trụ sơ khai thực sự rất nóng - chúng ta đang nói chuyện từ 7 nghìn tỷ đến 10 nghìn tỷ độ F (4 nghìn tỷ đến 6 nghìn tỷ độ C) nóng. Ở nhiệt độ như vậy, các hạt cơ bản gọi là quark, thường được liên kết chặt chẽ bên trong các proton và neutron, đi lang thang tự do. Các gluôn, mang một lực cơ bản được gọi là lực mạnh, được trộn lẫn với các quark này trong một chất lỏng nguyên thủy có mùi thơm thấm vào vũ trụ. Các nhà nghiên cứu đã quản lý để tạo ra các điều kiện tương tự trong các máy gia tốc hạt trên Trái đất. Nhưng trạng thái khó đạt được chỉ tồn tại trong một vài phần của giây, trong các máy nghiền nguyên tử trên mặt đất cũng như trong vũ trụ sơ khai.
Thời đại đầu
Có rất nhiều hành động trong giai đoạn tiếp theo, bắt đầu khoảng vài phần nghìn giây sau Vụ nổ lớn. Khi vũ trụ mở rộng, nó nguội đi, và chẳng mấy chốc điều kiện đủ để các quark kết hợp với nhau thành proton và neutron. Một giây sau Vụ nổ lớn, mật độ vũ trụ giảm đủ để neutrino - hạt cơ bản nhẹ nhất và ít tương tác nhất - có thể bay về phía trước mà không va vào bất cứ thứ gì, tạo ra cái gọi là nền neutrino vũ trụ mà các nhà khoa học chưa phát hiện ra.
Các nguyên tử đầu tiên
Trong 3 phút đầu tiên của sự sống trong vũ trụ, các proton và neutron hợp nhất với nhau, tạo thành một đồng vị hydro gọi là deuterium cũng như helium và một lượng nhỏ nguyên tố nhẹ nhất tiếp theo, lithium. Nhưng một khi nhiệt độ giảm, quá trình này dừng lại. Cuối cùng, 380.000 năm sau Vụ nổ lớn, mọi thứ đã đủ mát để hydro và heli có thể kết hợp với các electron tự do, tạo ra các nguyên tử trung tính đầu tiên. Các photon, trước đây đã chạy vào các electron, giờ đây có thể di chuyển mà không bị nhiễu, tạo ra nền vi sóng vũ trụ (CMB), một di tích từ thời đại này được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1965.
Thời kỳ đen tối
Trong một thời gian rất dài, không có gì trong vũ trụ phát ra ánh sáng. Thời kỳ này, kéo dài khoảng 100 triệu năm, được gọi là Thời đại bóng tối vũ trụ. Kỷ nguyên này vẫn cực kỳ khó nghiên cứu vì kiến thức về vũ trụ của các nhà thiên văn học hầu như hoàn toàn đến từ ánh sáng sao. Không có bất kỳ ngôi sao nào, thật khó để biết chuyện gì đã xảy ra.
Những ngôi sao đầu tiên
Khoảng 180 triệu năm sau Vụ nổ lớn, hydro và heli bắt đầu sụp đổ thành những quả cầu lớn, tạo ra nhiệt độ vô sinh trong lõi của chúng sáng lên thành những ngôi sao đầu tiên. Vũ trụ bước vào thời kỳ được gọi là Bình minh vũ trụ, hay sự tái hợp, bởi vì các photon nóng bức xạ bởi các ngôi sao và thiên hà ban đầu đã phá vỡ các nguyên tử hydro trung tính trong không gian giữa các vì sao thành các proton và electron, một quá trình được gọi là ion hóa. Khó có thể kéo dài bao lâu là khó nói. Bởi vì nó xảy ra quá sớm, tín hiệu của nó bị che khuất bởi khí và bụi sau đó, vì vậy các nhà khoa học giỏi nhất có thể nói là nó đã tồn tại khoảng 500 triệu năm sau Vụ nổ lớn.
Cấu trúc quy mô lớn
Đây là nơi vũ trụ bắt đầu kinh doanh, hoặc ít nhất là doanh nghiệp quen thuộc mà chúng ta biết ngày nay. Các thiên hà nhỏ ban đầu bắt đầu hợp nhất với nhau thành các thiên hà lớn hơn và, khoảng 1 tỷ năm sau Vụ nổ lớn, các lỗ đen siêu lớn hình thành ở trung tâm của chúng. Các quasar sáng, tạo ra các đèn hiệu cực mạnh có thể nhìn thấy từ cách xa 12 tỷ năm ánh sáng, đã bật lên.
Năm trung của vũ trụ
Vũ trụ tiếp tục phát triển trong vài tỷ năm tới. Các đốm có mật độ cao hơn từ vũ trụ nguyên thủy đã thu hút vật chất hấp dẫn vào chính chúng. Chúng dần dần phát triển thành các cụm thiên hà và các dải khí và bụi dài, tạo ra một mạng lưới vũ trụ dạng sợi đẹp có thể nhìn thấy ngày nay.
Sự ra đời của hệ mặt trời
Khoảng 4,5 tỷ năm trước, trong một thiên hà cụ thể, một đám mây khí đã sụp đổ thành ngôi sao màu vàng với một hệ thống các vòng bao quanh nó. Những chiếc nhẫn này kết hợp thành tám hành tinh, cộng với nhiều sao chổi, tiểu hành tinh, hành tinh lùn và mặt trăng khác nhau, tạo thành một hệ thống sao quen thuộc. Hành tinh thứ ba từ ngôi sao trung tâm đã cố gắng giữ lại một tấn nước sau quá trình này, hoặc các sao chổi khác sau đó đã mang đến một khối băng và nước.
