Vũ trụ đắm chìm trong một biển ánh sáng, từ ánh bập bùng màu trắng-xanh của các sao trẻ đến ánh le lói màu đỏ đậm của các đám mây khí hydrogen. Ngoài vùng màu sắc mà mắt người có thể nhìn thấy, còn có ánh chói của tia X và tia gamma, các vụ nổ sóng vô tuyến cực mạnh, và ánh sáng nhạt nhòa, còn hiện diện cho đến ngày nay của phông nền vi sóng vũ trụ. Vũ trụ chứa đầy những màu sắc nhìn thấy và không nhìn thấy, cũ xưa và tươi mới. Nhưng xét cho cùng, phải có một màu xuất hiện trước tất cả những màu khác chứ, đó là màu sắc đầu tiên của vũ trụ.
Vũ trụ đã ra đời hồi 13,8 tỉ năm trước với vụ nổ lớn. Trong thời khắc sơ khai nhất của nó, vũ trụ dày đặc và nóng hơn bất cứ lúc nào hết. Vụ nổ lớn thường được hình dung là một chớp sáng rực rỡ hiện ra từ biển bóng đêm, nhưng bức tranh đó không chính xác. Vụ nổ lớn không nổ vào không gian trống rỗng. Vụ nổ lớn là một không gian bùng phát chứa đầy năng lượng.
Hình minh họa sự tiến hóa của vũ trụ, từ Vụ nổ lớn ở bên trái cho đến những kỉ nguyên hiện đại ở bên phải. Ảnh: NASA
Thoạt đầu, nhiệt độ cao đến mức ánh sáng không tồn tại được. Vũ trụ phải nguội đi trong một phần nhỏ của một giây trước khi các photon có thể xuất hiện. Sau chừng 10 giây, vũ trụ bước vào kỉ nguyên photon. Các proton và neutron đã nguội thành hạt nhân hydrogen và helium, và không gian chứa đầy một plasma gồm các hạt nhân, electron, và photon. Lúc ấy nhiệt độ của vũ trụ khoảng một nghìn tỉ kelvin.
Song dẫu cho có ánh sáng, thì vẫn chưa có màu sắc. Màu sắc là thứ chúng ta có thể nhìn thấy, hay chí ít một kiểu mắt nào đó có thể nhìn thấy. Trong kỉ nguyên photon, nhiệt độ cao đến mức ánh sáng không thể truyền xuyên qua plasma dày đặc. Màu sắc sẽ không xuất hiện cho đến khi các hạt nhân và electron đủ nguội để kết hợp thành các nguyên tử. Cần 380.000 năm để vũ trụ nguội đi nhiều như thế.
Lúc ấy, vũ trụ quan sát được là một đám mây vũ trụ trong suốt gồm hydrogen và helium có bề rộng 84 triệu năm ánh sáng. Lúc này, toàn bộ photon hình thành trong vụ nổ lớn cuối cùng đã tự do chạy khắp không gian và thời gian.
Hình minh họa đài thiên văn vũ trụ Planck do Cơ quan Không gian châu Âu điều hành, và phông nền vi sóng vũ trụ. Ảnh: ESA và Nhóm Planck.
Đây là cái ngày nay chúng ta nhìn thấy là phông nền vi sóng vũ trụ. Ánh sáng le lói đó xuất hiện từ khi vũ trụ cuối cùng đã trở nên trong suốt. Trong hàng tỉ năm, ánh le lói đó đã nguội đi đến mức ngày nay nó có nhiệt độ chưa tới 3 độ trên không độ tuyệt đối. Khi nó xuất hiện lần đầu tiên, vũ trụ đã ấm hớn nhiều, khoảng chừng 3.000 K. Vũ trụ xa xưa chứa đầy một thứ ánh sáng ấm áp rực rỡ.
Màu sắc của một vật đen phụ thuộc vào nhiệt độ của nó. Ảnh: Dariusz Kowalczyk
Giờ thì chúng ta đã có ý tưởng tốt về màu sắc đầu tiên của vũ trụ. Vũ trụ sơ khai có nhiệt độ hầu như đồng đều, và ánh sáng của nó có một phân bố bước sóng gọi là vật đen. Nhiều vật thể có màu sắc từ loại vật liệu tạo nên chúng, còn màu sắc của vật đen chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nó. Một vật đen ở khoảng 3.000 K sẽ có ánh chói màu trắng-cam rực rỡ, tương tự với ánh sáng ấm áp của một bóng đèn 60 watt xưa cũ.
Con người không nhìn thấy màu sắc chính xác cho lắm. Màu sắc mà chúng ta cảm nhận phụ thuộc không những vào màu sắc thực của ánh sáng mà còn vào độ sáng của nó và mắt của chúng ta có thích nghi với bóng tối hay không. Giả sử chúng ta có thể đi ngược về thời kì của ánh sáng đầu tiên ấy, chúng ta sẽ có thể cảm nhận được một ánh chói màu cam tương tự như ngọn lửa.
Màu sắc chính xác hơn của vũ trụ sơ khai. Ảnh: Planck/IUPAC
Trong vài trăm triệu năm sau đó, ánh chói màu cam nhạt sẽ mờ dần và đỏ dần khi vũ trụ tiếp tục dãn ra và nguội đi. Cuối cùng, vũ trụ sẽ mờ đến màu đen. Sau khoảng 400 triệu năm, các ngôi sao đầu tiên bắt đầu xuất hiện, và ánh sáng mới xuất hiện. Các sao màu trắng-xanh rực rỡ. Khi các sao và thiên hà xuất hiện và tiến hóa, vũ trụ bắt đầu có một màu sắc mới.
Vào năm 2002, Karl Glazebrook và Ivan Baldry đã tính màu sắc trung bình từ toàn bộ ánh sáng chúng ta nhìn thấy từ các sao và thiên hà ngày nay, từ đó xuất hiện màu sắc hiện nay của vũ trụ. Hóa ra nó có màu nâu nhạt tựa như màu cà phê kem sữa. Họ đặt tên cho nó là màu latte vũ trụ.
Màu sắc hiện nay của vũ trụ. Ảnh Brian Koberlein
Tuy nhiên, màu sắc này sẽ chỉ tồn tại trong một thời gian thôi. Khi các ngôi sao lớn màu xanh già và chết đi, sẽ chỉ còn lại ánh chói màu đỏ rực của các sao lùn. Cuối cùng, sau hàng nghìn tỉ năm, ánh sáng của các sao này rồi cũng mờ dần, và vũ trụ sẽ trở thành một biển tăm tối. Toàn bộ màu sắc mờ dần theo thời gian, và thời gian sẽ mang chúng ta trở lại với bóng đêm.
Thế nhưng hiện nay, màu sắc của vũ trụ vẫn tô điểm cho chúng ta. Và nếu bạn từng ngồi bên ngọn lửa nhấm nháp tách cà phê kem sữa và đắm nhìn màn đêm sâu thẳm, thì hãy nhớ rằng bạn đang đắm chìm bởi các màu sắc vũ trụ. Quá khứ, hiện tại, và tương lai.
Nguồn: Universe Today
