SỰ HÌNH THÀNH VŨ TRỤ

Mỗi ngày chúng ta được tắm nắng và sưởi ấm bởi ngôi sao gần bên mà chúng ta vẫn gọi là mặt trời

Du hành 3.2 triệu km quanh trung tâm dải ngân hà

Dải ngân hà cũng di chuyển trong vũ trụ với hàng trăm tỉ thiên hà

Vũ trụ khởi đầu cách đây 13,7 tỉ năm như một cái chấm nhỏ

Có ít nhất 4 chiều

Sự hình thành vũ trụ

Mù mờ và sáng tỏ, mờ ảo và rõ ràng

Thiên hà lấp lánh

Mặt trời/ The Sun

Những câu hỏi chưa được giải đáp

Sự hình thành vũ trụ Mù mờ và sáng tỏ, mờ ảo và rõ ràng

TẤT CẢ BẮT ĐẦU BẰNG MỘT SỰ KIỆN PHI THƯỜNG

VỤ NỔ BIG BANG

Vũ trụ bùng phát từ một điểm duy nhất. Trong đó,

vật chất, năng lượng, không gian và thời gia được dồn nén đậm dặc.

Không gian bị nén lan ra, trải rộng về mọi phía và nguội dần,

mang theo vật chất và năng lượng cho đến tận

ngày nay

Sức mạnh của nó đủ để thổi bay hang tram tỉ thiên hà qua 13,7 tỉ

năm. Vũ trụ vẫn đang tiếp tục hình thành

Vũ trụ khởi đầu là “plasma vũ trụ”

Vật chất Triệu tỉ độ C

Nănglượng

Sau 10^-5s

Sau 10^-2s

Sau 1s

proton

neutron

Lực hấp dẫn

Lực điện từ 4 lực hoạt động một cách cân bằng

tuyệt đối cho phép vũ trụ tồn tại và giãn nở với tốc độ bền vững.

Lực hạt nhân yếu

Lực hạt nhân mạnh

Sau 300 000 năm

• Vũ trụ giãn nở và nguội dần• E di chuyển chậm lại• Nhờ tích điện trái dấu, hạt nhân

nghuyên tử hút các e lại hình thành nên những nguyên tử cân bằng điện đầu tiên: H, He

• Vũ trụ tràn ngập các hạt bay dích dắc

• Ánh sang (bao gồm các hạt gọi là photon) không thể xuyên qua một biển mênh mông các hat tích điện

• Ngay khi nguyên tử hình thành, do kết nối các hạt mang điện, pho ton ánh sáng có thể di chuyển tự do

• Màn sương mù bức xạ đã tan. Vật chất hình thành, vũ trụ trở nên quang đãng

-Ngày nay, ta có thể nhìn thấy một ít photon còn sót lại, giống như nhiễu trên màn hình vô tuyến-Bằng thiết bị radio các nhà khoa học đã ghi nhận được bức xạ vi song của tàn dư vũ trn

2002

1989

1965

thập kỉ 50-60 TK XX

Các nhà vật lí đã nhận biết được vũ trụ hiện tại chứa đầy photon nguyên thủy, nguội xuống gần độ không tuyệt đối qua 13,5 tỉ năm.

Arno A. Penzias và Robert W. Wilson phát hiện tàn dư ánh sáng photon dưới dạng nhiễu âm thanh

NASA phóng vệ tinh Cosmic Background Explorer – COBE xác nhận chính xác ở 3 độ C, ở 3 độ C có khoảng 400 triệu photon trong mỗi mét khối không gian.

NASA phóng vệ tinh thăm dò Wilkinson Microwave Anistropy Probe (WMAP) lên không gian. Trong 1 năm WMAP đã cho ra bản đồ có độ phân giải cao bức xạ tàn tích vũ trụ.

-Ở tầm vóc vũ trụ, khoảng cách chính là cỗ máy thời gian-Do đó chúng ta có thể nhìn rất xa vào quá khứ. Bắt được các bức xạ vi song chúng ta có thể thấy rất gần điểm khởi đâu của vũ trụ

Phải mất hang triệu hang hang tỉ năm để ánh sáng của những thiên hà và các ngôi sao xa xôi đến được quả đất với vận tốc gần 9,7 ngàn tỉ km

Sự hình thành vũ trụ

Thiên hà lấp lánh

Sau khoảng 300.000 năm kể từ vụ nổ

lớn,vũ trụ trở nên quang

đãng

Những đám mây H,He khổng lồ trôi dạt cho tới khi tan thành hàng ngàn tỉ những đám mây tách

biệt

Mỗi đám mây con có xung

năng riêng và thoát khỏi sự giãn nở của

vũ trụ

Mỗi đám mây hydrogen và helium trở thành một thiên hà

riêng biệt

Mỗi thiên hà bao gồm

những ngôi sao kết hợp lại với nhau bởi lực hấp dẫn

Khi các nguyên tử H, He va chạm với nhau tạo ma sát gây ra nhiệt độ cao đến nỗi các nguyên

tử bị tước mất e

Hạt nhân hydrogen bắt đầu kết hợp tạo ra ion helium. Phản ứng này tạo ra nhiệt lượng khổng lồ:

E=m

Khi hydrogen bắt đầy chỗi giây có hàng triệu tấn vật chất được chuyển hóa thành

năng lượng và một ngôi sao ra đời

Những vật thể đủ kích cỡ và khối

lượng đang tràn ngập trong vũ ụu

Vật thể có kích thước lớn nhất là những ngôi sao, chúng tự sinh ra năng lượng

Nhứng ngôi sao vĩ đại nhất có thể lớn hơn mặt trời gấp 20

lần

Vật thể nhỏ nhất trong vũ trụ là các hạt bụi chỉ có thể

nhìn thấy qua kính hiển vi

Thiên hà lấp lánh

Hầu hết sao gần chúng ta là sao màu đỏ, nhưng mặt trời, ngôi

sao chúng ta biết rõ nhất, là ngôi sao được phân loại màu vàng

ổn định

Mặt trời đốt cháy hydrogen qua

phản ứng hạt nhân hydrogen. Khi

dùng hết hydrogen, trong khoảng 5 tỉ năm, chuyển sang đốt helium, gọi là

phản ứng hạt nhân Helium

Phản ứng hạt nhân helium là một quá trình nóng hơn và giải phóng nhiều

năng lượng hơn, áp lực của phần năng lượng tăng lên sẽ

làm Mặt trời giãn nở thêm cho tới khi

thành một ngôi sao lớn sáng rực, được gọi là sao khổng lồ

đỏ

Khi nguyên liệu helium hết, sao khổng lồ đỏ sẽ xẹp

xuống thành một ngôi sao lùn trắng

Khi sao lùn trắng nguội dần cho tới khi trở thành dạng xỉ thì hình thành sao lùn đen với kích thước tương đương Trái đất nhưng nặng hơn gấp 200000 lần

Thiên hà lấp lánh

Một số sao vàng, những ngôi sao lớn hơn mặt trời

sau khi qua giai đoạn khổng lồ đỏ sẽ không co lại thành sao lùn trắng

Những nguyên tố nặng hơn được tạo ra và đốt cháy trong lòng chúng:

carbon, nitrogen, oxygen, magnesium, và cuối cùng

là sắt

Nhân ngôi sao nổ tung và kích hoạt một vụ nổ làm nát vụn vỏ bên ngoài. Chỉ còn phần nhân

tồn tại như 1 sao lùn trắng, 1 sao neutron

hay một lỗ đen

Một ngôi sao nổ tung tự hủy diệt mình được gọi là

siêu tân tinh.những sao nào nặng hơn Mặt trời 6 lần mới có khả năng trở

thành siêu tân tinh.

-Trung tâm của lỗ đen được gọi là điểm kì dị. -Xung quanh điểm kì dị là một trường hấp dẫn mạnhđến đọ mọi thứ đi vào trường này sẽ biến mất vào trong lỗ đen.-Trường hấp dẫn này được gọi là chân trời sự kiện

Các siêu tân tinh chính là lò luyện, nơi nguyên tố mới được tạo ra và là khởi đầu sự hình thành các lỗ đen

Các siêu tân tinh nổ tạo thành lỗ đen vòn siêu tân tinh nhỏ hơn từ 3 đến 6 lần Mặt Trời thì nổ tung mọi thứ ra ngoài thay vì khi nổ mọi thứ rút vào trong

Trong nhân bốc cháy, hydrogen chuyển hóa thành helium, helium chuyển hóa thành cacbon

Các hạt nhân kết hợp lại thành hạt nhân lớn hơn

Đến một thời điểm mà vụ nổ xảy ra, mang theo thành phần của tân tinh trở lại không gian dưới dạng khí

Các thiên hà kết lại dưới dạng sóng đậm đặc di chuyển trong không gian,va chạm với các đám mây hydrogen và helium hình thành nên các ngôi sao. Không gian bắt đầu lấp lánh ánh sáng với hàng tỉ ngôi sao di chuyển như mạng nhện trên những đường xoắn ốc

Hầu hết các thiên hà có hình xoắn ốc, nhưng trong buổi ban đầu của vũ trụ, vật chất phải chia sẻ một không gian hết sức chật chội và các thiên hà thường xuyên đâm vào nhau. Khi va chạm các thiên hà lớn nuốt thiên hà bé, nhưng các thiên hà lớn không còn lấy lại được hình xoắn ốc. Nó trở nên một khối cầu, hay một hình ellipse.

Sự hình thành vũ trụ Mặt trời/ The Sun

1 siêu tân tinh bùng nổ

1 ngôi sao mới chính là mặt trời xuất hiện từ vụ nổ đó

khoảng 4,6 tỉ năm về trước, trong dải ngân hà

Mặt Trờimặt trời lớn hơn và sáng hơn mức bình thường và nằm trong 5% những ngôi sao dẫn đầu trong dải ngân hà

MT cũng đăc biệt ở chỗ không có 1 ngôi sao đồng hành

Nằm ở khoảng 2/5 quãng đường ra khỏi 1 trong những nhánh xoắn ốc ( khoảng 30000 năm ánh sáng tính từ trung tâm của ngân hà)

Mất từ 225 đến 250 triệu năm nó mới quay hết 1 vòng quanh trung tâm của ngân hà trên 1 quỹ đạo hình ellipse hay oval, với vận tốc 322 000 km/ngày

kích thước của mặt trời cho phép ta tính được nó cháy hoàn toàn trong khoảng 10 tỉ năm và cho tới nay thì cháy đc 4,6 tỉ năm

Mặt Trời

quay quanh mặt trời thuở ban đầu là 1 đĩa các vật

chất còn sót lại từ vụ nổ của siêu tân

tinh

bụi tinh vân và khí của nhiều

nguyên tố khác

hình thành những hạt nhỏ mà tính

thiếu ổn định của những hạt này biến

chiếc đĩa sang dạng những dải

băng

Va chạm

Mặt Trời

nhân tích tụ lại trên những dải băng này

các hành tinh bắt đầu xuất hiện

lực hấp dẫn của mặt trời làm cho 4 hành tinh gần bên trong nặng hơn và thành phần có nhiều đá, trong khi các

hành tinh bên ngoài nhẹ hơn và thành phần chứa nhiều khí

Mặt Trời

Mặt Trời

các hành tinh lúc ban đầu ở trạng thái lỏng hoặc khí . Mối hành tinh đc sắp xếp cấu trúc của chính nó qua tác dụng của lực hấp dẫn

trên 3 hành tinh nhỏ nhất ( thủy tinh , kim tinh và hỏa tinh ) tất cả mọi hoạt động ngừng lại sau khoảng 1 tỉ năm với sự hình thành của đá

chỉ có trái đất là có kích thước phù hợp tạo ra sự cân bằng giữa lực hấp dẫn và lực điện từ

trên 4 hành tinh lớn nhất ( mộc tinh, thổ tinh, thiên vương tinh, hải vương tinh ) các loại khí vẫn còn tiếp tục sôi cho đến ngày nay

Mặt Trời

150 triệu km

1 biên độ nhiệt thích hợp cho phép các phần tử phức tạp hình thành và là nơi các phản ứng hóa học xảy ra liên tục

Mặt Trời

Mặt Trời

Trong nửa tỉ năm đầu tiên, trái đất đã phải chịu những

chấn động khi va chạm với các sao băng, tiểu

hành tinh, và những ngôi sao nhỏ

Trái Đất đủ lớn, với nhân đủ nóng nên nhiệt năng của những va chạm ban đầu vẫn tiếp tục làm cho nó sôi sục ngày đêm, thế nên ko có

dấu vết của va chạm nào có thể hình thành .

Mặt Trời

khi trái đất đã nguội , đá xuất hiện trên bề mặt , từng chùn nham thạch nóng chảy trong lòng đất ra ngoài ,=> làm cho bầu khí quyển thay đổi liên tục ( bao gồm khí methane , hydrogen, ammoniac, carbon)

- Những cơn bão điện khổng lồ , tia chớp và tiếng sấm kinh hoàng, khuấy động cả bể hóa chất đó- Sau nửa tỉ năm thai nghén , bà mẹ trái đất đã sẵn sàng cho các phần tử của sự sống ra đời

Mặt Trời

Nhìn vào bề mặt là ta thấy được dấu tích của các vụ va

chạm, cũng vì Mặt Trăng quá nhỏ nên nhanh chóng mất đi

nhiệt năng bên trong và giữ lại đc bề mặt nguyên thủy của nó

Sự hình thành vũ trụ Những câu hỏi chưa được giải đáp

Thuyết tương đối rộng và Thuyết cơ học lượng tử được thống nhất ra sao?

Điều gì xảy ra

trước vụ nổ lớn?

Lúc đầu Trái Đất giãn nở như thế

nào?

Vũ trụ sẽ kết thúc ra sao?

Các vật chất, năng lượng không gian bị dồn nén cho đến khi

vụ nổ xảy ra

Lee Smolin cho rằng tình trạng ban đầu của vũ trụ là

một lỗ đen trong vũ trũ khácĐiều gì xảy ra trước

vụ nổ lớn?

Lúc

đầu

Trái

Đất

giã

n nở

nh

ư th

ế nà

o?

Lúc đầu vũ trụ giãn nở cực mạnh

Sau 1s vũ trụ giãn nở một cách ổn định

Sau 5 tỉ năm vận tốc giãn nở của nó lại tăng lên

Thuyết tương đối rộng và Thuyết cơ học lượng tử thống nhất ra sao?

Thuyết tương đối rộng nghiên cứu những vấn đề có quy mô cực lớn và được xây dựng trên nguyên tắc của hình học không gian ổn định.

Thuyết cơ học lượng tử nghiên cứunhững vấn đề có quy mô cự nhỏ và nó cho ta biết rằng vũ trụ nhìn với quy mô nhỏ là 1 đấu trường hỗn loạn nơi mọithứ xuất hiện và biến mất không thể tiên đoán được.

Có 1 thuyết thống nhất cho rằng tất cả vật chất và lực đều xuất phát từ duy nhất 1 thành phần: những chuỗi năng lượng dao động, đó là Thuyết dây. Tuy nhiên vẫn chưa có bằng chứng thực nghiệm.

Vũ trụ có thể giản nở mãi cho tới khi ánh sang từ các thiên hà tắt đi và các ngôi sao chỉ còn là xỉ thanSự giãn nở của vũ trụ có điểm dừng và mọi sự quay trở lại, tất cả các vật chất trong vũ trụ sẽ bị hút ngược vào trong chính chúng khi xảy ra một vụ nổ khủng khiếp

Hoặc theo một cách nào đó sự giãn nở của vũ trụ sẽ đạt được mức cân bằng tinh tế, và ở mức cân bằng đó giãn nở xảy ra chậm lại, nhưng không có quá trình quay ngược

Vũ trụ sẽ kết thúc ra sao?