Vùng siêu rỗng của không gian và những vật thể kỳ lạ nhất vũ trụ

Trái đất là nơi đặc biệt vì có sự sống và nền văn minh phát triển, nhưng vũ trụ còn nhiều vật thể thú vị khác mà có thể bạn chưa nghe đến.

Con người đã quan sát được vũ trụ với đường kính lên đến 93 tỷ năm ánh sáng, đây là một vùng không gian lớn đến không tưởng tượng nổi. Năm ánh sáng là khoảng cách mà ánh sáng đi được trong 1 năm, vào khoảng 9.461 tỷ km.

Trong khoảng không đó, các nhà khoa học đã khám phá được vô số thiên thể như thiên hà, tinh vân, sao hay hành tinh. Vũ trụ với đầy đủ các vật thể muôn hình vạn trạng, chúng không giống nhau, không hòa lẫn vào nhau. Dưới đây là những khuôn mặt vàng trong làng độc đáo.

Hệ sao đôi Swift J1357.2

Swift J1357.2-0933 cách Trái đất khoảng 5.000 năm ánh sáng trong chòm sao Virgo, là một trong những cấu trúc lạ lùng nằm gần chúng ta nhất. Giới khoa học ngày nay vẫn chưa biết nhiều về loại thiên thể này vì thực tế chúng ta cũng chưa gặp được các ví dụ khác.

Đồ họa mô phỏng Swift J1357.2-0933 với góc nhìn khi quan sát từ Trái đất. Hai ngôi sao quay xung quanh đĩa bồi tụ, trong khi hố đen ở giữa đang hút lấy vật chất. (Ảnh: Gabriel Pérez Díaz, Servicio MultiMedia (IAC)).

Suy đoán đặt ra, vật thể này vốn là hai ngôi sao trong một hệ sao đôi chuyển động quanh một hố đen có khối lượng tương đương một ngôi sao. Với khoảng cách phù hợp, hai ngôi sao chuyển động quanh tâm chung với chu kỳ quỹ đạo ngắn nhất từng được ghi nhận: chỉ 2,8 giờ.

Trái với suy nghĩ chung của nhiều người, hố đen không hút mọi vật chất ở quanh nó mà chỉ nuốt chửng “kẻ xấu số” dám bén mảng đến quá gần, chạm vào khu vực được gọi là chân trời sự kiện. Do đó, thành viên trong hệ sao đôi này không bị lọt thỏm vào mà vẫn chuyển động trong hòa bình quanh lỗ đen.

Tuy vậy, hố đen ở trung tâm vẫn phải ăn thứ gì đó, và thế là những vật chất lang thang bị hút vào rồi tạo thành một đĩa bồi tụ quấn quanh cấu trúc Swift J1357.2, tạo nên một lớp mỏng bao quanh và có thể thay đổi độ đậm nhạt tùy vào vị trí của hai ngôi sao.

Hanny’s Voorwerp

Trong ảnh là IC 2497, một thiên hà xoắn ốc nằm cách Trái đất 650 triệu năm ánh sáng trong chòm sao Leo Minor. Nhưng thứ đáng chú ý đang nằm ngay bên dưới, có tên gọi Hanny’s Voorwerp, là một trong những cấu trúc kỳ lạ nhất từng được tồn tại.

Hanny's Voorwerp và IC 2497 được chụp bởi thiết bị WFC3 của Kính thiên văn Không gian Hubble. (Ảnh: NASA).

Cấu trúc này khiến những đài quan sát không gian như Hubble phải kinh ngạc và góp sức mạnh của mình để giải mã. Không chỉ kỳ lạ, cấu trúc này còn rất to lớn với đường kính tương đương Ngân Hà, kích thước lên đến 100.000 năm ánh sáng.

Thiên thể gốc của Hanny’s Voorwerp là một quasar không còn hoạt động, nằm ngay bên trong lõi của IC 297. Thỉnh thoảng nó phát xạ với ánh sáng màu xanh sẫm và tạo nên dòng vật chất có hình xoắn ốc trông rất ghê rợn, góp thêm sự đặc trưng cho cấu trúc.

Siêu cụm thiên hà Horologium-Reticulum

Cấu trúc to lớn như một con quái vật siêu khổng lồ, chứa hơn 350.000 thiên hà riêng biệt, trong số này có 30.000 thiên hà lớn cùng 5.000 nhóm thiên hà chứa 300.000 thiên hà lùn, nằm cách Trái đất 700 triệu năm ánh sáng tính từ cạnh gần chúng ta nhất của nó.

Quan sát ghi nhận những thiên hà con người đã quan sát được (vòng tròn trắng) và những thiên hà dự đoán sự tồn tại (vòng tròn đỏ) trong siêu cụm thiên hà này. (Ảnh: Melanie Johnston-Hollitt, Mitsuyuki Sato).

Toàn bộ cấu trúc này thật sự to lớn tới nỗi chúng ta vẫn chưa rõ nó kéo dài đến dường nào và chấm dứt ở tận đâu, nhưng các quan sát cho thấy nó kéo dài ít nhất 1,2 tỷ năm ánh sáng và và trải rộng 550 triệu năm ánh sáng theo chiều ngang.

Bên trong siêu cụm Horologium-Reticulum là Abell 3266, một trong những khu vực “nặng ký” nhất của nhóm các thiên hà địa phương quanh ta. Một cách ngẫu nhiên, các đám mây khí khổng lồ rộng hơn 5 triệu năm ánh sáng đang nhanh chóng tiến gần đến cụm, một lần nữa nó sẽ tái hiện thời kỳ sinh sao cho chúng ta được quan sát và hiểu về nó nhiều hơn.

The Newfound Blob

Không chỉ lớn nhất mà The Newfound Blob (vệt sáng mới tìm thấy) còn là một trong những cấu trúc lâu đời nhất và xa xôi nhất. Trong lịch sử thiên văn học, cấu trúc này được cho là lớn nhất cho đến khi khoa học hiện đại xây dựng nhiều đài thiên văn mạnh mẽ, có khả năng đưa chúng ta về thời bình minh của vũ trụ, từ đó phát hiện được nhiều cấu trúc to lớn hơn.

Vì ở khoảng cách xa, những gì chúng ta thấy được về nó chỉ là vệt sáng mờ. (Ảnh: Very Large Telescope, ESO).

The Newfound Blob bao gồm những bong bóng khí khổng lồ đan xen với nhiều thiên hà được phân bố ở vị trí rất thích hợp, chúng được gọi chung là Lyman Alpha Blobs. Những gì xuất hiện trong ảnh nằm cách Trái đất 11 tỷ năm ánh sáng, trải rộng hơn 200 triệu năm ánh sáng một số bóng khí lớn đến 400.000 năm ánh sáng - gấp 4 lần so với Ngân Hà của chúng ta.

Ở khoảng cách xa như vậy, vệt sáng to lớn này được hình thành chỉ 2 tỷ năm sau khi Vụ nổ lớn xảy ra. Do sự giãn nở của vũ trụ, ngày nay cấu trúc này đã đi xa hơn rất nhiều so với vị trí ban đầu của nó và nó cũng đang trên đường đi đến hành tinh của chúng ta.

Sự hấp dẫn lớn

Khi nói về vũ trụ và không nói đến sự bí ẩn thì quá thiếu sót. “Sự hấp dẫn lớn” trong tên của vật thể được đặt theo 2 ý nghĩa, nó vừa là một cấu trúc to lớn có lực hấp dẫn cực mạnh mẽ, vừa là một đối tượng bí ẩn khiến giới khoa học phải lao vào mà đau đầu giải quyết.

Ngân Hà là một chấm rất nhỏ, cũng bị ảnh hưởng bởi cấu trúc The Great Attractor. (Ảnh: Tully, R. B., Courtois).

Nhiều năm trước, khi các nhà khoa học đang quan sát Norma - một trong những cụm thiên hà nằm gần chúng ta nhất, cách xa 220 triệu năm ánh sáng - họ đã nhận ra một điều gì đó rất là kỳ lạ và khó giải thích. Có một thế lực bí ẩn nào đó kéo những thiên hà này về một điểm chung với tốc độ 320.000km/giờ.

Khối lượng cần thiết để một thứ gì đó có được lực hấp dẫn mạnh mẽ đến vậy là vô cùng khổng lồ. Vì những điều này, các nhà thiên văn cho rằng năng lượng tối - thứ thúc đẩy sự giãn nở của vũ trụ - là nguyên nhân gây nên, hoặc một thứ gì đó hoàn toàn mới mà con người chưa từng biết đến.

Siêu cụm thiên hà ở rìa vũ trụ

Trong vũ trụ, các thiên hà lớn thường có xu hướng nằm gần và kết lại với nhau, tạo thành các cụm thiên hà. Bên trong các cụm, thiên hà lại nằm xa nhau và giữ cho nhau một khoảng không gian lớn đến kinh ngạc, chúng chỉ tương tác nhau bằng lực hấp dẫn.

Vừa to dài vừa cổ xưa, “The Sloane Great Wall of Galaxies” vượt xa nền tảng cơ bản của thiên văn học. (Ảnh: Sloan Digital Sky Survey (SDSS-III)).

Điểm qua các cụm thiên hà, có “The Sloane Great Wall” rất nổi bật. Cấu trúc này có chiều dài lớn hơn 1,38 tỷ năm ánh sáng, nằm cách chúng ta 1 tỷ năm ánh sáng nữa. Khoảng cách và chiều dài này thật sự rất ấn tượng, tương đương khoảng 5% đường kính của vũ trụ quan sát được.

Nhưng không chỉ to lớn, kích thước này gây mâu thuẫn với vũ trụ học hiện đại. Theo kiến thức, vũ trụ được hình thành từ 13,7 tỷ năm trước, nhưng đối với một cấu trúc to lớn như vậy, nó phải mất từ 100 tỷ đến 150 tỷ năm mới có thể thành hình hoàn chỉnh..

Để cho dễ hình dung, nếu Trái đất của chúng ta được tạo ra chỉ trong một tuần thì siêu cụm đó phải được hình thành trong hai triệu năm, đây là một con số rất lớn và vượt xa nền tảng cơ bản của thiên văn học, khiến các nhà nghiên cứu không thể nào hiểu nổi.

Vùng siêu rỗng của vũ trụ

Chúng ta đều biết rằng, vũ trụ là một nơi trống rỗng với hơn 99% vũ trụ là trống rỗng. Ở những nơi đó chỉ có phân tử cấp độ lượng tử tồn tại, ngoài ra không hề hành tinh, sao hay thiên hà. Tuy nhiên, do sự phân bố thiên thể tương đối dàn trải, các khoảng không này không kéo dài quá nhiều.

Vùng siêu rỗng Eridanus không có sao, hành tinh hay vật thể vũ trụ, kéo dài sự trống vắng như vậy đến 1 tỷ năm ánh sáng. (Ảnh: The Guaridan).

Thế nhưng trong khu vực chòm sao Eridanus có một vùng siêu trống rỗng với diện tích lên đến 1 tỷ năm ánh sáng. Tại đây, hoàn toàn không có vật chất dù là khí sao hay đất đá, chúng đơn giản chỉ là một màu đen mênh mông.

Nhiều giả thuyết được các nhà khoa học đặt ra, chẳng hạn có người cho rằng đây là lối vào với một vũ trụ song song khác, có nhà nghiên cứu lại cho biết đây là một hố đen cỡ đại mà chúng ta chưa biết tới.