Săm soi Vũ trụ
Đối với những người quan sát bầu trời đêm, kích cỡ của vũ trụ hoàn toàn gây áp đảo. Thật ra, vũ trụ còn lớn hơn cái đa số chúng ta nhận thức được – có lẽ còn lớn hơn cả cái chúng ta có thể tưởng tượng ra. Vũ trụ đã biết, hay vũ trụ nhìn thấy được – phần vũ trụ mà chúng ta có thể “nhìn thấy” qua kính thiên văn và các thiết bị khác - có kích cỡ từ bờ bên này sang bờ bên kia chừng 28 ti năm ánh sáng. Không ai có thể dự đoán kích cỡ của những phần vũ trụ mà chúng ta không thể nhìn thấy. Nhiều nhà thiên văn học, nhà vật lí, và các nhà khoa học khác nghiên cứu vũ trụ tin rằng vũ trụ bao la như nó vốn như thế, và có lẽ nó vẫn đang giãn nở. Có khả năng là vũ trụ thật sự là vô hạn, nó không có khởi đầu và không có kết thúc.
Năm ánh sáng
Các khoảng cách trong vũ trụ lớn đến mức một đơn vị đặc biệt, đơn vị năm ánh sáng, đã được đặt ra để đo chúng. Đa số các nhà khoa học tin rằng không gì có thể truyền đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Trong chân không, ánh sáng truyền đi ở tốc độ 299.792 km/s. Năm ánh sáng là khoảng cách mà ánh sáng truyền đi được trong một năm, khoảng 9,5 nghìn tỉ km.
Những vật thể quan trọng nhất trong vũ trụ là các ngôi sao, những quả cầu khí cháy khổng lồ đang quay tròn trong không gian. Có vô số ngôi sao trong vũ trụ, nhiều đến mức chẳng có ai đếm xuể. Từ trên Trái đất, có thể nhìn thấy chừng tám nghìn ngôi sao mà không cần dùng đến kính thiên văn, mặc dù chỉ có phân nửa trong số chúng có thể trông thấy tại bất cứ nơi nào, vào bất cứ lúc nào. Một số nhà thiên văn ước tính có lẽ có chừng 70 nghìn lũy thừa bảy (nghĩa là con số 7, theo sau đó là 22 chữ số 0) ngôi sao, chỉ tính riêng trong vũ trụ đã biết.
Đa số các ngôi sao là bộ phận trực thuộc của các thiên hà, chúng là những đám khổng lồ, quay chậm, bao gồm các ngôi sao, các chất khí, các hạt bụi và vật chất khác gieo rắc trong khắp vũ trụ. Có hàng trăm triệu thiên hà trong vũ trụ đã biết, và một thiên hà thôi có thể có hàng nghìn tỉ ngôi sao. Thiên hà mà chúng ta đang sống trong đó, còn gọi là Dải Ngân hà, chẳng phải là thiên hà lớn nhất trong vũ trụ, nhưng nó cũng chứa tới hàng trăm tỉ ngôi sao. Một trong số những ngôi sao đó là Mặt trời của chúng ta – vật thể trung tâm của Hệ Mặt trời.
Láng giềng của Trái đất
Hệ Mặt trời gồm có Mặt trời và nhiều vật thể khác được giữ trên quỹ đạo bởi lực hút hấp dẫn của người anh cả thái dương. (Hệ Mặt trời đặt tên theo Mặt trời. Trong tiếng Anh, Sol là tên gọi khác dành cho Mặt trời, và solar là “thuộc về Mặt trời”) Có hàng tỉ vật thể đang quay xung quanh Mặt trời, một số trong số chúng có kích cỡ khổng lồ, còn phần nhiều trong số chúng chẳng lớn hơn một hạt bụi là mấy. Chúng bao gồm bốn hành tinh nhóm trong, hay nhóm địa cầu (Thủy tinh, Kim tinh, Trái đất và Hỏa tinh) và bốn hành tinh nhóm ngoài, hay nhóm hành tinh khí (Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên vương tinh và Hải vương tinh). Ngoài ra, còn có nhiều vật thể khác đang quay xung quanh Mặt trời, bao gồm ít nhất là năm hành tinh lùn – một trong số chúng, Pluto [trước kia gọi là Diêm vương tinh] đã từng được xem là một hành tinh bình thường – và ít nhất 170 vệ tinh, đồng thời có các sao chổi, tiểu hành tinh, và những vật thể khác nhỏ hơn.
Mặt trời
Mặt trời không phải là ngôi sao to nhất, hay sáng nhất, trên bầu trời. Ngôi sao lớn nhất mà các nhà thiên văn học từng nhận dạng tính cho đến nay, tên gọi là VY Canis Majoris, lớn gấp hai nghìn lần Mặt trời. Ngôi sao sáng nhất, Sao Pistol, có thể giải phóng lượng ánh sáng nhiều gấp hai triệu lần, trong một phút nó sản sinh ra nhiều năng lượng hơn toàn bộ năng lượng mà Mặt trời sản sinh ra trong cả năm. Mặc dù to và sáng như vậy, nhưng hai ngôi sao này không thể trông thấy từ trên Trái đất nếu như không có các thiết bị đặc biệt vì chúng ở cực kì xa và tầm nhìn của chúng ta về phía chúng bị chặn lại bởi những đám mây bụi trong vũ trụ.
Cho dù Mặt trời không phải là ngôi sao to nhất hay sáng nhất, nhưng nó là ngôi sao quan trọng nhất đối với loài người và những giống loài khác sinh sống trên Trái đất này. Đây là vì nó là ngôi sao gần chúng ta nhất. Mặt trời ở cách hành tinh của chúng ta chừng 150 triệu km. Ánh sáng Mặt trời mất khoảng tám phút để truyền tới Trái đất. Ánh sáng phát ra từ ngôi sao gần thứ hai, sao Alpha Centauri, mất hơn bốn năm một chút để truyền tới chúng ta. Trong thời gian gần đây, người ta đã khám phá ra một số ngôi sao trong những thiên hà xa xôi ở cách xa Trái đất hơn một tỉ năm ánh sáng.
Mặt trời còn là vật thể to nhất và đầy uy lực nhất trong họ hàng láng giềng của Trái đất. Nó to gấp sáu lần toàn bộ phần còn lại của Hệ Mặt trời cộng gộp lại với nhau. Nó cũng là nguồn năng lượng quan trọng nhất trong Hệ Mặt trời, sản sinh ra lượng ánh sáng và nhiệt lượng hết sức lớn. Mặt trời chiếm hơn 99% khối lượng trong Hệ Mặt trời. Phần khối lượng khủng khiếp này tạo ra lực hấp dẫn giữ cho mọi thứ khác trong Hệ Mặt trời quay xung quanh Mặt trời.
Hệ Mặt trời bắt đầu ra đời cách nay khoảng 4,5 tỉ năm về trước. Các nhà khoa học tin rằng điều này xảy ra khi một đám mây hydrogen và những chất khí khác, cùng với bụi tại rìa của Dải Ngân hà bắt đầu kết hợp với nhau. Không ai biết chính xác vì sao lại xảy ra như vậy, nhưng nó có thể là kết quả của sự nổ của một ngôi sao ở gần. Cho dù là nguyên nhân gì, thì lực hấp dẫn mạnh tại chính giữa của đám mây đó bắt đầu hút các chất khí và các hạt bụi lại với nhau. Chúng mỗi lúc một chen chúc hơn và nóng hơn, cho đến cuối cùng thì một vụ nổ khủng khiếp xảy ra, tạo ra một ngôi sao – ngôi sao mà ngày nay chúng ta biết là Mặt trời của chúng ta.
Sự ra đời của các hành tinh
Lực sinh ra bởi vụ nổ vươn xa ra khỏi phạm vi của Mặt trời. Nó giải phóng chất khí và các hạt bụi bay vào trong không gian. Trường hấp dẫn của Mặt trời làm cho những hạt này hình thành nên một cái vành quay xung quanh nó, và trường hấp dẫn riêng của chúng làm cho chúng va chạm lẫn nhau. Dần dần, trong thời gian ít nhất là 100.000 năm, các nhóm hạt bắt đầu kết hợp thành những vật thể nhỏ gọi là mầm hành tinh. Những vật thể này cuối cùng trở thành mọi vật thể - kể cả các hành tinh – ngày nay đang quay xung quanh Mặt trời.
Nhiệt phát ra của Mặt trời, hay sự thiếu lượng nhiệt đó, là nguyên nhân chính lí giải vì sao những hành tinh ở xa trung tâm của Hệ Mặt trời nhất – thí dụ như Thổ tinh – cũng là những hành tinh lớn nhất. Các hành tinh ở gần Mặt trời nhất – Trái đất, Hỏa tinh, Thủy tinh và Kim tinh – hứng lấy luồng nhiệt cường độ lớn, khiến cho băng khó hình thành hay không thể hình thành. Kết quả là những hành tinh này cấu tạo chủ yếu gồm những hạt bụi, vì chúng lớn dần và sinh ra lực hấp dẫn mỗi lúc một lớn hơn, nên chúng liên kết với nhau, tạo ra một khối đá rắn chắc.
Ở cách xa luồng nhiệt của Mặt trời hơn, các hành tinh hình thành khác đi. Trong những vùng lạnh hơn này, lõi đá của hành tinh không những có thể hút lấy các hạt bụi, mà còn hút cả băng và các chất khí. Bốn hành tinh sinh ra ở đó hút lấy vật chất ngày một nhiều hơn, nên chúng ngày một lớn hơn và có khối lượng tăng dần. Khối lượng tăng lên có nghĩa là trường hấp dẫn của hành tinh mạnh lên và chúng thu hút thêm nhiều vật chất và khối lượng nữa. Những hành tinh nhóm ngoài này tiếp tục lớn lên thêm trong hàng triệu năm lâu hơn so với các hành tinh nhóm trong. Các hành tinh nhóm ngoài đó – Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên vương tinh và Hải vương tinh – trở thành những hành tinh khí khổng lồ mà chúng ta biết ngày nay.
Vành đai tiểu hành tinh
Nằm giữa các hành tinh nhóm trong và các hành tinh nhóm ngoài, giữa quỹ đạo của Hỏa tinh và của Mộc tinh, là một dải không gian rộng mênh mông. Một hành tinh có thể đã từng được tạo ra trong khu vực này, cách Mặt trời 241 đến 595 triệu km, và nó đã bị xé toạc ra bởi lực hút hấp dẫn khủng khiếp của Mộc tinh. Nhưng có hàng tỉ mảnh đá có hình dạng dị thường gọi là các tiểu hành tinh – một số thì lớn, nhưng đa phần có đường kính chưa tới 241 km – đang quay xung quanh Mặt trời trong khu vực này. Đa số các tiểu hành tinh trong Hệ Mặt trời đã được tìm thấy trong khu vực này, nơi được gọi là vành đai tiểu hành tinh, nhưng những tiểu hành tinh lớn nhất lại được tìm thấy ở cách xa Mặt trời hơn, ở tại rìa của Hệ Mặt trời.
Những hành tinh khí khổng lồ đó thật khắc nghiệt, là những nơi không thiện chí, và Thổ tinh chẳng là ngoại lệ. Rất rất không có khả năng cho con người đặt chân lên bề mặt của hành tinh có vành này. Trước tiên, thật ra chẳng có bề mặt nào, hay ít nhất là không hề có vật chất rắn, cho con người đặt chân lên. “Bề mặt” của Thổ tinh chủ yếu là chất khí, với một số chất lỏng, và một số khu vực kì lạ vừa giống chất khí lại vừa giống chất lỏng. Bầu khí quyển của hành tinh trên cấu tạo chủ yếu gồm hydrogen và helium, những chất khí mà con người không thể thở. Thổ tinh cũng lạnh buốt xương, với nhiệt độ trung bình thấp hơn nhiều so với những nơi lạnh lẽo nhất trên Trái đất. Bề mặt của Thổ tinh cũng bị quét qua bởi những cơn gió mạnh và những trận bão khủng khiếp.
Tuy nhiên, loài người vẫn bị quyến rũ trước sức thu hút của Thổ tinh. Đây là nguyên do vì sao các nhà thiên văn đã quan sát nó kể từ khi trước lúc biết nó là một hành tinh. Điều đó lí giải vì sao chúng ta đã bỏ ra nhiều năm và chi nhiều tỉ đôla để chế tạo phi thuyền tân tiến đi thám hiểm Thổ tinh. Thỉnh thoảng, có vẻ như chúng ta đã học hỏi thêm nhiều điều về Thổ tinh, và chúng ta lại có trong đầu những câu hỏi mới phát sinh. Và chúng ta không thể tự hỏi liệu rằng hành tinh liệm trong chất khí, đầy bão tố, và có nhiều vành vây quanh này, còn ẩn chứa bên trong nó những bí ẩn nào khác nữa.
Còn tiếp...
Trần Nghiêm dịch
Xem Phần 1
