Vũ trụ học là một nhánh của thiên văn học liên quan đến nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ , từ Vụ nổ lớn cho đến ngày nay và trong tương lai. Theo NASA, định nghĩa về vũ trụ học là “nghiên cứu khoa học về các thuộc tính quy mô lớn của vũ trụ nói chung.”
Các nhà vũ trụ học đặt câu hỏi về các khái niệm kỳ lạ như lý thuyết dây, vật chất tối và năng lượng tối và liệu có một hay nhiều vũ trụ (đôi khi được gọi là đa vũ trụ). Trong khi các khía cạnh khác của thiên văn học liên quan đến các đối tượng và hiện tượng riêng lẻ hoặc tập hợp các đối tượng, thì vũ trụ học trải dài toàn bộ vũ trụ từ khi sinh ra đến khi chết, với vô số bí ẩn ở mọi giai đoạn.
Vũ trụ học là gì?
Lịch sử vũ trụ học và thiên văn học
Sự hiểu biết của nhân loại về vũ trụ đã phát triển đáng kể theo thời gian. Trong lịch sử ban đầu của thiên văn học, Trái đất được coi là trung tâm của vạn vật, với các hành tinh và ngôi sao quay quanh nó. Vào thế kỷ 16, nhà khoa học Ba Lan Nicolaus Copernicus cho rằng Trái đất và các hành tinh khác trong hệ Mặt trời trên thực tế quay quanh mặt trời, tạo ra sự thay đổi sâu sắc trong hiểu biết về vũ trụ. Vào cuối thế kỷ 17, Isaac Newton đã tính toán cách tương tác của lực giữa các hành tinh – cụ thể là lực hấp dẫn.
Buổi bình minh của thế kỷ 20 đã mang lại những hiểu biết sâu sắc hơn về việc lĩnh hội vũ trụ bao la. Albert Einstein đề xuất sự thống nhất không gian và thời gian trong Thuyết Tương đối Tổng quát của mình. Vào đầu những năm 1900, các nhà khoa học đang tranh luận về việc liệu Dải Ngân hà có chứa toàn bộ vũ trụ trong khoảng thời gian của nó hay nó chỉ đơn giản là một trong nhiều tập hợp các ngôi sao. Edwin Hubble đã tính toán khoảng cách tới một vật thể mờ ảo trên bầu trời và xác định rằng nó nằm bên ngoài Dải Ngân hà, chứng minh thiên hà của chúng ta là một giọt nhỏ trong vũ trụ khổng lồ. Sử dụng Thuyết tương đối rộng để tạo khung, Hubble đã đo các thiên hà khác và xác định rằng chúng đang lao ra khỏi chúng ta, khiến ông kết luận rằng vũ trụ không tĩnh mà đang giãn nở.
Trong những thập kỷ gần đây, nhà vũ trụ học Stephen Hawking xác định rằng bản thân vũ trụ không phải là vô hạn mà có một kích thước xác định. Tuy nhiên, nó thiếu một ranh giới xác định. Điều này tương tự với Trái đất; mặc dù hành tinh là hữu hạn, một người đi vòng quanh nó sẽ không bao giờ tìm thấy “điểm kết thúc” mà thay vào đó sẽ liên tục quay vòng quanh địa cầu. Hawking cũng đề xuất rằng vũ trụ sẽ không tiếp tục tồn tại mãi mãi mà cuối cùng sẽ kết thúc.
Nhiệm vụ và công cụ vũ trụ
Ra mắt vào tháng 11 năm 1989, Công cụ khám phá nền vũ trụ COBE của NASA đã thực hiện các phép đo chính xác về bức xạ trên bầu trời. Nhiệm vụ hoạt động cho đến năm 1993.
Mặc dù Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA có lẽ được biết đến nhiều nhất với những hình ảnh đáng kinh ngạc, nhưng một sứ mệnh chính là vũ trụ học. Bằng cách đo chính xác hơn khoảng cách tới các biến Cepheid, những ngôi sao có tỷ lệ xác định rõ ràng giữa độ sáng và xung của chúng, Hubble đã giúp tinh chỉnh các phép đo liên quan đến cách vũ trụ đang giãn nở. Kể từ khi ra mắt, các nhà thiên văn học đã tiếp tục sử dụng Hubble để thực hiện các phép đo vũ trụ và tinh chỉnh các phép đo hiện có.
Nhờ Hubble, “Nếu bạn đặt trong một chiếc hộp theo tất cả các cách mà năng lượng tối có thể khác với hằng số vũ trụ, thì chiếc hộp đó giờ sẽ nhỏ hơn ba lần”, nhà vũ trụ học Adam Riess của Viện Khoa học quản lý Kính viễn vọng Không gian cho biết trong một tuyên bố . “Đó là sự tiến bộ, nhưng chúng ta vẫn còn một chặng đường dài để xóa bỏ bản chất của năng lượng tối.”
Tàu thăm dò dị hướng vi sóng Wilkinson của NASA (WMAP) là một tàu vũ trụ hoạt động từ năm 2001 đến năm 2010. WMAP đã lập bản đồ những dao động cực nhỏ trong nền vi sóng vũ trụ (CMB), ánh sáng cổ xưa từ vũ trụ sơ khai, và xác định rằng các nguyên tử bình thường chỉ chiếm 4,6% vũ trụ, trong khi vật chất tối chiếm 24%.
Nhà vũ trụ học Charles Seife cho biết trên tạp chí Science : “Những nghi ngờ về sự tồn tại của năng lượng tối và thành phần của vũ trụ tan biến khi vệ tinh WMAP chụp được bức ảnh chi tiết nhất từ trước đến nay về nền vi sóng vũ trụ” .
Sứ mệnh không gian Planck của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu thực hiện từ năm 2009 đến năm 2013 và tiếp tục nghiên cứu về nền vi sóng vũ trụ.
ESA hiện đang phát triển sứ mệnh Euclid, sẽ bay vào cuối thập kỷ này. Euclid sẽ nghiên cứu vật chất tối và năng lượng tối với độ chính xác cao hơn, truy tìm sự phân bố và tiến hóa của nó trong vũ trụ.
David Parker của ESA cho biết trong một tuyên bố : “Trọng tâm của sứ mệnh là một trong những câu hỏi hàng tỷ pound của vật lý”.
Nguồn tham khảo: https://www.space.com/16042-cosmology.html
Xem thêm:
