Một câu hỏi tưởng chừng như ngớ ngẩn về một sự thật hiển nhiên nhưng không phải ai cũng hiểu rõ ràng.
Tại sao bầu trời đêm lại có màu đen?
Chắc hẳn ai cũng biết bầu trời luôn có một màu đen thẫm với những ngôi sao lấp lánh, tất nhiên là vào những ngày không mây. Bạn đã bao giờ thắc mắc tại sao tời lại có màu đen vào ban đêm chưa ? Nếu bạn đã làm như vậy mà vẫn chưa tìm được câu trả lời thì đây là câu trả lời cho câu hỏi tưởng chừng như ngớ ngẩn này.
Mọi chuyện bắt đầu từ nghịch lý Olbers , một lý thuyết được nhà vật lý Heinrich Wilhelm Matthäus Olbers đưa ra vào năm 1823, khi Olbers cho rằng theo Sir Isaac Newton, vũ trụ là vô hạn và chứa vô số ngôi sao. Điều này có nghĩa là dù bạn nhìn ở đâu cũng sẽ bắt gặp một ngôi sao có độ sáng tương đương với độ sáng của Mặt trời. Tình huống này cũng tương tự như khi bạn đang ở giữa một khu rừng rậm rạp, dù nhìn ở đâu cũng sẽ bị một thân cây chặn lại. Vì vậy, ban đêm lẽ ra phải sáng như ban ngày nhưng lại tối đen như mực. Từ đó, Olbers kết luận rằng vũ trụ có giới hạn riêng của nó.
Tuy nhiên, sau này nhiều chuyên gia đã chỉ ra nhược điểm của nghịch lý này bởi nếu đặt trong bối cảnh một người đứng trong rừng, càng đến gần bìa rừng thì sẽ càng thấy ít cây hơn so với giữa rừng. . . Điều này áp dụng cho trường hợp chúng ta nhìn lên bầu trời và thấy trời tối dù nhìn về hướng nào , nghĩa là chúng ta đang ở một nơi giống như “trung tâm vũ trụ” và sẽ có một Nơi nào đó trên bầu trời xa xôi sẽ cho phép chúng ta chẳng hạn, hãy nhìn lên bầu trời và thấy nửa đen nửa sáng. Sau này, các nhà thiên văn học đã chứng minh rằng các ngôi sao trong vũ trụ phân bố không đều – một số thưa thớt, một số tập trung với hàng chục nghìn ngôi sao với khoảng cách giữa chúng chỉ vài năm ánh sáng, thêm vào kết luận là kết quả của nghiên cứu này, bầu trời vào ban đêm lẽ ra phải đen tuyền và không có một ngôi sao nào, nhưng thực tế không phải vậy.
Với sự xuất hiện của thuyết Big Bang , các nhà khoa học tiếp tục bổ sung thêm dữ liệu cho vấn đề này khi biết được rằng quan niệm của con người về vũ trụ vẫn còn hạn chế về mặt thời gian với nhiều điều đang xảy ra. Các ngôi sao đã chết hàng tỷ năm trước và ánh sáng của chúng vẫn không thể tới được Trái đất. Ngoài ra, thuyết tương đối rộng đã giúp các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bản thân vũ trụ đang giãn nở với tốc độ khủng khiếp và có thể là mãi mãi , khiến ánh sáng truyền đi trong môi trường. Trường vũ trụ đang mờ dần, điều này được nhà vật lý người Áo Christian Andreas Doppler chứng minh là hiệu ứng Doppler.
Hiệu ứng này cho biết tần số và bước sóng của sóng âm, sóng điện từ hay sóng nói chung thay đổi khi nguồn chuyển động so với người quan sát. Trong hiệu ứng Doppler, tần số của nguồn sóng không thực sự thay đổi. Để hiểu rõ nguyên nhân gây ra hiệu ứng Doppler, sự thay đổi tần số, hãy lấy ví dụ về hai bình đựng nước. Người A ném bóng cho người B ở một khoảng cách nhất định. Giả sử tốc độ của quả bóng là không đổi và người chơi B nhận được một số lượng bóng cố định mỗi phút. Nếu người A từ từ tiếp cận người B, người B sẽ nhận được nhiều bóng hơn mỗi phút vì khoảng cách của họ đã được rút ngắn lại. Vì vậy, chính số lượng bước sóng bị thay đổi gây ra sự thay đổi tần số.
Năm 1929, nhà thiên văn học Edwin Hubble bắt đầu nghiên cứu hiệu ứng Doppler của ánh sáng phát ra từ các thiên hà và ông phát hiện ra rằng các thiên hà đang di chuyển ngày càng xa khỏi vị trí ban đầu của chúng. Đây là hệ quả của hiệu ứng Doppler được gọi là dịch chuyển đỏ , với ánh sáng phát ra từ các vật thể chuyển động ra xa người quan sát sẽ đỏ hơn. Thuyết tương đối rộng dự đoán vấn đề dịch chuyển đỏ khi các photon mất năng lượng khi thoát khỏi trường hấp dẫn khi các vạch quang phổ trong vùng ánh sáng khả kiến dịch chuyển về phía phổ đỏ do tần số của sóng điện từ (của ánh sáng). ánh sáng, sóng vô tuyến…) của các thiên hà, chuẩn tinh hoặc các vật thể ở xa khác bị giảm đi.
Vì vậy, tuy vũ trụ là vô hạn và đồng nhất nhưng tuổi thọ của vũ trụ không phải là vô hạn. Cùng với sự giãn nở của vũ trụ, ánh sáng mà Trái đất nhận được từ các ngôi sao xa xôi là rất hạn chế và tổng cường độ ánh sáng của nó không đủ để thắp sáng bầu trời đêm của Trái đất.
Vì điều này mà bầu trời đêm mà chúng ta nhìn thấy rất tối. Đây tưởng chừng như là một hiện tượng bình thường nhưng thực ra lại ẩn chứa một sự thật tuyệt vọng: Bởi vì vũ trụ không ngừng giãn nở nên khoảng cách giữa các vật thể trong vũ trụ không ngừng tăng lên . Khi một ngôi sao đến một khoảng cách nhất định với chúng ta, ánh sáng mà nó phát ra sẽ di chuyển ra xa chúng ta với tốc độ siêu ánh sáng do sự giãn nở của vũ trụ, vì vậy những ánh sáng này sẽ không bao giờ đến được Trái đất.
Điều vô vọng hơn nữa là vũ trụ vẫn tiếp tục giãn nở, điều này sẽ khiến nhiều thiên thể rời xa chúng ta trong tương lai và vĩnh viễn mất liên lạc với chúng ta. Nói cách khác, khi thời gian trôi qua, sẽ ngày càng có ít thiên thể mà con người chúng ta có thể quan sát được trong vũ trụ.
Theo dự đoán của các nhà khoa học, khi tình trạng này phát triển đến mức cực độ, ngoại trừ các thiên thể trong nhóm thiên hà địa phương có thể được duy trì cùng nhau bằng lực hấp dẫn thì các thiên thể khác ở xa hơn sẽ hoàn toàn mất liên lạc với chúng ta.
- “Khi tàu hỏa và đường sắt cao tốc hết hạn sử dụng, chúng sẽ đi về đâu?” – Câu trả lời thú vị từ Trung Quốc
- Bạn đến nhà mình và phát hiện “núi vàng bạc trị giá hơn 100 tỷ đồng”: Chưa kịp vui mừng thì tình bạn lâu năm của bạn đã bị tổn hại!
- Dải Ngân Hà dường như đã trở thành một chiếc lồng vô hình đối với nhân loại!
