Năng lượng tối chỉ ra gợi ý khó tin về điều kiện trong vũ trụ ta đang sống

Dựa trên những gì chúng ta đã quan sát từ trước tới giờ, có vẻ như Trái đất của chúng ta là duy nhất có sự sống thông minh. Nhưng có một số lý do có thể khiến chúng ta không phát hiện ra ánh sáng của nền văn minh ở nơi khác trong Ngân Hà và một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến việc nó có xuất hiện hay không.

Phải xây dựng lại Phương trình Drake

Hơn nửa thế kỷ trước, các biến số này đã được tập hợp thành một công cụ được gọi là Phương trình Drake, cho phép các nhà khoa học mày mò và suy ngẫm.

Nhưng một biến số đã bị thiếu trong Phương trình Drake. Gần đây, một nhóm do nhà vật lý Daniele Sorini của Đại học Durham ở Anh dẫn đầu đã đưa thêm biến số vào Phương trình Drake làm cơ sở cho một phép tính mới: tác động của năng lượng tối lên tốc độ hình thành sao trong vũ trụ.

Phương trình Drake cần phải đưa thêm biến số.

Sorini giải thích: "Hiểu được năng lượng tối và tác động lên vũ trụ của chúng ta là một trong những thách thức lớn nhất trong vũ trụ học và vật lý cơ bản. Các thông số chi phối vũ trụ của chúng ta, gồm cả mật độ năng lượng tối, có thể giải thích sự tồn tại của chính chúng ta".

Năng lượng tối là một thế lực chưa xác định khiến sự giãn nở của vũ trụ tăng tốc thay vì đáng ra chúng phải giảm tốc độ do lực hấp dẫn giữa các thiên hà. Mặc dù chúng ta không biết nó được tạo thành từ gì, nhưng chúng ta có thể ước lượng được có bao nhiêu năng lượng tối. Chúng không hề nhỏ mà chiếm khoảng 71,4% hàm lượng vật chất-năng lượng của vũ trụ.

24% khác là vật chất tối; chỉ có 4,6% còn lại là vật chất baryon thông thường, bao gồm tất cả các ngôi sao, hành tinh, hố đen, bụi, con người và mọi thứ khác mà về mặt lý thuyết chúng ta có thể nhìn thấy và chạm vào được.

Một trong những giả định của chúng ta về sự sống là nó cần một ngôi sao. Có thể cũng không cần sao, nhưng khả năng sự sống xuất hiện trên một vật thể cách xa nguồn năng lượng là quá xa vời đến mức không hữu ích trong xác định Phương trình Drake.

Vì vậy, giả sử rằng sự sống cần một ngôi sao, thì việc biết tốc độ hình thành sao trong một vũ trụ mà chúng ta đang sống có thể cho chúng ta biết điều gì đó về cơ hội tìm thấy sự sống trong đó.

Các ngôi sao hình thành từ những đám mây bụi và khí sụp đổ thành các khối dày đặc. Sau đó, quá trình tích tụ khối lượng ngày càng nhiều đến mức mật độ và nhiệt trong lõi của chúng kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân. Lực kéo ra ngoài của năng lượng tối đóng vai trò trong tốc độ phản ứng này có thể xảy ra. Năng lượng tối chống lại lực kéo vào trong của trọng lực, bằng không thì toàn bộ vật chất trong vũ trụ sẽ ngưng tụ thành các khối quá dày đặc để hình thành sao.

Các nhà nghiên cứu đã tính toán tỷ lệ chuyển đổi vật chất này cho các mật độ năng lượng tối khác nhau trong một phần mềm giả lập vũ trụ để xác định tỷ lệ hiệu quả nhất mà các ngôi sao có thể hình thành. Và họ phát hiện ra rằng tỷ lệ hiệu quả nhất là khi 27% vật chất trong vũ trụ được chuyển đổi thành các ngôi sao.

Chúng ta đang trong vũ trụ không lý tưởng

Thứ khiến điều này trở nên thú vị là tỷ lệ tối ưu 27% không hề có ở vũ trụ mà chúng ta đang sống. Vũ trụ của chúng ta có tỷ lệ chuyển đổi là 23%. Đây không phải là lần đầu tiên chúng ta tìm thấy bằng chứng cho thấy loài người không xuất hiện trong những điều kiện tối ưu nhất cho sự sống. Điều này cho thấy khả năng sự sống thông minh có thể xuất hiện ở những nơi khác trong vũ trụ.

Sorini nhận xét: "Thật ngạc nhiên khi chúng tôi phát hiện ra rằng ngay cả mật độ năng lượng tối cao hơn đáng kể vẫn tương thích với sự sống. Điều đó cho thấy chúng ta có thể không ở trong vũ trụ có nhiều khả năng hình thành sự sống nhất".

Có nhiều yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến khả năng xuất hiện sự sống văn minh. Tốc độ hình thành sao chỉ là một trong số đó. Những yếu tố khác gồm số lượng các ngôi sao có hành tinh và số lượng các hành tinh có điều kiện duy trì sự sống. Sau đó, có những biến số mà chúng ta không biết, như cách các khối xây dựng của sự sống được phân phối và kết hợp lại thành một hệ thống đang tiến hóa.

Nhưng mỗi nghiên cứu đều đóng góp những hiểu biết sâu sắc mà có thể vào một ngày nào đó, cho phép chúng ta nhìn thấy bức tranh toàn cảnh hơn những gì chúng ta đang thấy vũ trụ hiện nay. Đến lượt mình, điều này sẽ giúp chúng ta thu hẹp cách thức và địa điểm tìm kiếm các nền văn minh khác có thể nằm rải rác khắp thiên hà của chúng ta.

Nhà vật lý lý thuyết Lucas Lombriser của Đại học Geneva ở Thụy Sĩ bình luận: "Sẽ rất thú vị khi sử dụng mô hình này để khám phá sự xuất hiện của sự sống trên các vũ trụ khác nhau và xem liệu một số câu hỏi cơ bản mà chúng ta tự hỏi về vũ trụ hiện giờ có cần phải được diễn giải lại hay không".

• Năng lượng tối là gì?
• Bên ngoài vũ trụ là gì?
• Giải mã bí ẩn về vật chất tối

Từ khóa liên quan:

Năng lượng tối

Phương trình Drake

tốc độ hình thành sao

vật chất tối

mật độ năng lượng tối

Daniele Sorini

Lucas Lombriser