Phần trung tâm của Dải Ngân hà quan sát trong vùng hồng ngoại gần với thiết bị NACO trên Kính thiên văn Rất Lớn của ESO. Trong vùng đó của thiên hà có một lỗ đen siêu khối có thể là một ân huệ lớn cho các nhà vũ trụ học của tương lai xa. (Ảnh: ESO/S Gillessen et al.)
Các nhà vũ trụ học có thể hoan hỉ: họ sẽ vẫn có thể làm công việc của mình trong một nghìn tỉ (1012) năm nữa – thậm chí sau khi sự giãn nở của vũ trụ đã đẩy hầu như mọi thiên hà ra khỏi tầm nhìn. Đó là kết luận của một nhà thiên văn học ở Mĩ, người cho rằng lỗ đen khổng lồ tại tâm của thiên hà của chúng ta sẽ tống vọt các ngôi sao vào khoảng không bên ngoài, cung cấp cái mà các nhà vũ trụ học trong tương lai có thể sử dụng để theo dõi sự giãn nở của vũ trụ.
Kể từ cuối thập niên 1990, khi các nhà thiên văn sử dụng các vụ nổ sau siêu mới trong những thiên hà xa xôi để khám phá rằng sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc, thì tương lai xa của vũ trụ học dường như thật ảm đạm. Trong vòng chừng 100 tỉ năm, hầu như mọi thiên hà khác sẽ ở quá xa để cho ánh sáng của chúng đi tới chúng ta. Hệ quả là các nhà quan sát trong tương lai sẽ không biết vũ trụ có đang giãn nở hay không. Hơn nữa, phông nền vi sóng vũ trụ - ánh le lói của Big Bang và là một manh mối quan trọng cho nguồn gốc của vũ trụ - sẽ tắt dần xuống dưới ngưỡng mà người ta có thể phát hiện ra.
Kịch bản chuẩn là ‘sai lầm’
Vào tháng 10 năm 20110, Abraham Loeb đã có một buổi phát biểu trước đám đông tại Trung tâm Thiên văn Vật lí Harvard-Smithsonian ở Cambridge, Massachusetts, trong đó ông đã điểm lại chi tiết những khó khăn này. “Mọi người rất tò mò và đã đến gặp tôi sau đó”, Loeb nói, ông là giáo sư thiên văn học tại trường Đại học Harvard. “Có ai đó từng nói, ‘Tại sao ông không viết một bài báo về điều đó?’ Và tôi trả lời, ‘Vâng, tôi sẽ nghĩ về điều đó’, và rồi khi tôi nghĩ về nó, tôi nhận ra rằng nó không đúng: sẽ có một cách nào đó trong tương lai xa xôi để xác nhận kịch bản vũ trụ học chuẩn mà chúng ta hiện có”.
Chìa khóa cho đề xuất của Loeb là cái gọi là các ngôi sao siêu tốc. Hồi năm 1998, Jack Hills, khi đó làm việc tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos ở New Mexico, phát biểu rằng nếu một ngôi sao đôi ve vãn đến gần lỗ đen khổng lồ tại tâm của Dải Ngân hà, thì một ngôi sao trong cặp có thể rơi về phía lỗ đen. Ngôi sao này sẽ mất một lượng năng lượng khổng lồ, và theo nguyên lí bảo toàn năng lượng, thì người anh em của nó sẽ thu một lượng năng lượng khổng lồ và bay ra xa ở tốc độ cao.
‘Các ngôi sao siêu tốc sẽ cứu thế’
Sau đó, vào năm 2005, Warren Brown thuộc Trung tâm Thiên văn vật lí Harvard-Smithsonian cùng các đồng nghiệp của ông công bố khám phá ra ngôi sao siêu tốc đầu tiên. Kể từ đó, các nhà thiên văn đã tìm ra hơn một tá ngôi sao như vậy. “Những ngôi sao siêu tốc này sẽ cứu thế”, Loeb nói. Đó là vì, thậm chí một nghìn tỉ năm sau tính từ bây giờ, lỗ đen tại tâm của thiên hà sẽ vẫn bắn vọt các ngôi sao ra bên ngoài. Những ngôi sao này có khả năng sẽ là sao lùn đỏ, những mặt trời đã lu mờ có thể tồn tại trong hàng nghìn tỉ năm. Bằng cách theo dõi chuyển động của những ngôi sao này sau khi chúng rời khỏi thiên hà, các nhà thiên văn có thể suy luận ra sự giãn nở của vũ trụ.
Từ lâu trước đó, Loeb trông đợi Dải Ngân hà hợp nhất với Thiên hà Tiên Nữ (Andromeda), ở cách xa 2,5 triệu năm ánh sáng, tạo ra một thiên hà lớn hơn mà ông gọi là “Milkomeda”. Khi một ngôi sao siêu tốc rời khỏi Milkomeda, thì lực hấp dẫn của thiên hà trước tiên là làm cho nó chậm đi. Nhưng cuối cùng thì vũ trụ đang giãn nở sẽ tăng tốc ngôi sao lên. “Bằng cách theo dõi chuyển động của những ngôi sao này, một nhà vũ trụ học tương lai sẽ có thể suy luận ra sự tồn tại của hằng số vũ trụ học”, Loeb giải thích. Hằng số vũ trụ học biểu diễn lực đẩy của không gian trống rỗng; nó là cái đang làm cho sự giãn nở của vũ trụ tăng tốc.
Milkomeda có khối lượng càng lớn, thì cự li mà sự giãn nở của vũ trụ biểu hiện sẽ càng lớn. Nếu Milkomeda có khối lượng bằng 2 nghìn tỉ lần khối lượng của Mặt trời, thì Loeb tính được khoảng cách chuyển tiếp này xảy ra cách chúng ta 4,4 triệu năm ánh sáng. Nếu Milkomeda có khối lượng 10 nghìn tỉ mặt trời, thì khoảng cách chuyển tiếp này là 7,5 triệu năm ánh sáng.
Không đủ sáng sủa?
Tuy nhiên, Lawrence Krauss tại trường Đại học Bang Arizona ở Tempe, người trước đây đã xem xét khả năng của những ngôi sao siêu tốc, thì giữ thái độ hoài nghi. “Hiện tại lúc này, với sao siêu mới – những vật thể sáng nhất trong vũ trụ - chúng ta vừa vặn có thể khám phá ra sự tồn tại của một hằng số vũ trụ học”, Krauss nói. “Để đề xuất rằng bạn có thể sử dụng từng ngôi sao đơn lẻ để đo sự giãn nở của vũ trụ - điều đó có lẽ vừa vặn khả dĩ về mặt vật lí, nhưng liệu là có thể hay không” Krauss nghĩ rằng không thể, rằng một nền văn minh một nghìn tỉ năm sau sẽ có khả năng xem Milkomeda và các thiên hà vệ tinh của nó là toàn bộ vũ trụ, bao quanh bởi một không gian tĩnh lặng, và chẳng có gì đáng khích lệ để chi những lượng tiền khổng lồ để mà theo dõi những thay đổi tinh vi về tốc độ của những ngôi sao mờ nhạt và xa xôi.
Loeb phản biện rằng những ngôi sao này sẽ ở gần hơn 1000 nghìn lần so với những sao siêu mới xa nhất hiện nay và một nền văn minh sẽ có một nghìn tỉ năm để phát triển một chiếc kính thiên văn khổng lồ để nghiên cứu những ngôi sao đang thoát ra đó.
Loeb viết bài báo của ông hồi tháng 1, sau một trận bão tuyết hoành hành ở New England. “Cơn bão giúp tôi không bị quấy rầy bởi chuyện khác, chứ không bị quẫn trí”, ông nói. Ông đã gửi bài báo đăng tạp chí Physical Review D. Bản thảo của bài báo có đăng tại arXiv.
Nguồn: Ken Kroswell (physicsworld.com)
