Theo Vice, hàng trăm năm nay, con người từ khắp các nền văn hóa đều bị sức hấp dẫn của những đường chân trời lôi cuốn. Chính điều này thúc đẩy chúng ta thực hiện nhiều chuyến đi đầy nguy hiểm xuyên qua đất liền, vượt đại dương và thậm chí là ra ngoài vũ trụ.
Dù vậy, những bí ẩn của chân trời vũ trụ, hay phần rìa của vũ trụ quan sát được, vẫn là ẩn số chưa thể giải đáp.
Đúng như tên gọi, vũ trụ khả kiến là phần không gian con người có thể quan sát được từ những đài quan sát hiện đại. Khi tầm nhìn thiên văn ngày một cải thiện qua nhiều thế kỷ, cũng là lúc các nhà khoa học phát hiện đi vào không gian cũng là cách thức du hành về quá khứ.
Ví dụ, nếu nhìn vào một ngôi sao cách Trái Đất 8 năm ánh sáng như Sirius, hình ảnh trong mắt bạn chính là Sirius của 8 năm về trước.
Vũ trụ quan sát được chỉ là phần rất nhỏ so với kích thước rộng lớn vô hạn của toàn vũ trụ. Vén bức màn bí ẩn của không gian trên chính là sứ mệnh loài người tự đặt ra.
 |
| Bên ngoài đường chân trời vũ trụ là gì? Ảnh: Science Alert. |
Sứ mệnh này không dễ dàng, khi vẫn tồn tại những giới hạn nhất định về khoảng cách theo thời gian chúng ta có thể nhìn trực tiếp do ánh sáng của bức xạ nền vũ trụ (CMB). Ngoài ra, đường chân trời vũ trụ - ranh giới chia cắt vũ trụ khả kiến và bất khả kiến - cũng là rào cản khiến việc quan sát trở nên khó khăn hơn.
Trong khoảng không bao la ngoài tầm với kia tồn tại những gì? Những hiện tượng vật lý không thể lý giải, thế giới mới hay thậm chí là các dạng sống ngoài hành tinh? Chúng ta có thể khám phá được không, hay nó sẽ mãi nằm trong giả thuyết của con người?
Đường chân trời vũ trụ là gì?
Nếu cho rằng vũ trụ 13,8 tỷ năm tuổi và ánh sáng truyền đi với cùng tốc độ, bán kính của vũ trụ có thể ở mức 13,8 tỷ năm ánh sáng. Nhưng có một thứ còn di chuyển nhanh hơn cả ánh sáng, đó là sự giãn nở của vũ trụ.
“Photon dễ dàng đi từ A đến B trong vũ trụ sơ khai, hơn là trong không gian sau này vì ban đầu khoảng cách giữa chúng ngắn hơn rất nhiều”, Malcolm Fairbairn, nhà vũ trụ học tại Đại học King London, Anh giải thích.
Chẳng hạn như bức xạ nền vũ trụ. Ánh sáng mờ nhạt chúng ta nhìn thấy theo mọi hướng, chính là ánh sáng được phát ra khi vũ trụ vài trăm nghìn tuổi.
Photon từ bức xạ nền vũ trụ có thể khoảng 13 tỷ năm tuổi, nhưng chúng lại đến từ nơi hiện tại đã cách chúng ta khoảng 46 tỷ năm ánh sáng.
“Ngay khi con người nhận biết được sự giãn nở của vũ trụ, chúng ta cũng bắt đầu suy nghĩ về khoảng cách từ nơi nhận được tín hiệu dựa vào cách vũ trụ mở rộng trong quá khứ”, Fairbairn nói.
Khoảng cách đó gọi là đường chân trời vũ trụ và sẽ xa dần khi vũ trụ già đi. Nếu sự sống văn minh vẫn còn tồn tại trong hệ Mặt Trời sau một tỷ năm, rất có thể những người tương lai sẽ khám phá ra được thiên hà và sao mới khi ánh sáng cuối cùng của chúng chạm tới Trái Đất.
 |
| Năm 1964, hai nhà nghiên cứu Penzias và Wilson đứng tại đài quan sát cao 15 m Holmdel Horn Antenna trong lần đầu tiên phát hiện nền vi sóng vũ trụ, các bức xạ điện từ được sinh ra từ thời kỳ sơ khai của vũ trụ. Ảnh: NASA. |
Thế nhưng, chân trời vũ trụ không phải là ranh giới duy nhất mà các nhà khoa học xác định trên quy mô vũ trụ. Khi vũ trụ ngày một mở rộng, vật thể có khoảng cách càng xa, chúng rời khỏi Trái Đất càng nhanh. Tại ranh giới xác định, gọi là chân trời hoặc mặt cầu Hubble, vật thể bắt đầu rút lui nhanh hơn cả tốc độ ánh sáng.
Đường chân trời vũ trụ hiện tại rộng hơn hẳn so với đường chân trời Hubble khoảng vài tỷ năm ánh sáng. Điều này cho phép chúng ta quan sát những vật thể đang di chuyển ra xa Trái Đất với vận tốc ở mức “chuyển động siêu âm”, nhanh hơn nhiều so với tốc độ ánh sáng.
Dựa vào kiến thức vật lý đã biết, những vật thể này không di chuyển trong không gian với tốc độ nhanh hơn vận tốc ánh sáng. Thay vào đó, không thời gian tự nó vượt xa tốc độ ánh sáng. Tức là, nếu người ngoài hành tinh tồn tại trong thiên hà nào đó chúng ta có thể thấy ngoài đường chân trời Hubble, thì ta vẫn không thể liên lạc với họ trong đường chân trời vũ trụ.
Bất kỳ thông điệp nào ta gửi, ngay cả với tốc độ ánh sáng, vẫn không bao giờ bắt kịp sự giãn nở không gian bên ngoài đường chân trời Hubble.
Có người ngoài hành tinh bên ngoài đường chân trời vũ trụ?
Đương nhiên, chẳng ai có thể biết được điều gì đang tồn tại bên ngoài đường chân trời vũ trụ. Nhưng về mặt lý thuyết, bên kia đường chân trời vũ trụ sẽ là thế giới hoàn toàn giống so với bên trong.
Tính đồng nhất vũ trụ này có thể khiến những người thích mơ mộng về một thế giới kỳ ảo khác biệt thất vọng. Tuy nhiên, đồng thời nó cũng làm nảy sinh giả thuyết mới: Có khả năng sự sống đã phát triển ở những nơi khác ngoài vũ trụ.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã cố chứng minh giả thuyết sự sống ngoài hành tinh. Tuy nhiên, giả thuyết vẫn mãi là giả thuyết và chưa hề có bằng chứng xác thực.
Tomonori Totani, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Tokyo, Nhật đề xuất cách chứng minh mới bằng việc mở rộng phạm vi của “sự phát sinh tự nhiên” - thuật ngữ về nguồn gốc sự sống. Thay vì chỉ tập trung tìm kiếm sự sống bên trong vũ trụ khả kiến, ông mở rộng phạm vi nghiên cứu sự sống ra “toàn bộ vũ trụ giãn nở”, bao gồm mọi thứ bên ngoài đường chân trời vũ trụ.
Totani cho biết việc có thể tìm kiếm sự phát sinh tự nhiên bên ngoài vũ trụ khả kiến là hoàn toàn có cơ sở, khi mà ai cũng biết rằng vũ trụ không hề có giới hạn.
 |
| Sự thăng giáng lượng tử (hay biến thiên lượng tử) suốt thời thời kỳ vũ trụ giãn nở, đã tạo ra năng lượng tại một điểm trong không gian, từ đó tạo ra các ngôi sao, thiên hà và cấu trúc quy mô lớn khác trong vũ trụ ngày nay. Ảnh: Forbes. |
“Tuy nhiên, việc tìm kiếm sự phát sinh tự nhiên không hề dễ dàng, ngay cả khi phạm vi chỉ là bên trong vũ trụ khả kiến”, Totani lưu ý, “Dù vậy, nếu sự sống xuất hiện trong kích thước thật của vũ trụ giãn nở, việc giải thích sự sống trên Trái Đất hoàn toàn dễ dàng”.
Totani không phải là nhà khoa học đầu tiên đưa ra ý tưởng về sự sống bên trong vũ trụ bất khả kiến. Ông đã sử dụng luận điểm về vũ trụ vô tận, có thể chứa một đa vũ trụ của nhiều vũ trụ và rất có khả năng tồn tại sự sống của Eugene Koonin, nhà nghiên cứu cao cấp tại Trung tâm Công nghệ sinh học Mỹ.
Dù giả thuyết trên có thể đưa ra hướng đi mới cho các nhà nghiên cứu, việc có những nền văn minh bên ngoài đường chân trời vũ trụ vẫn là giả thuyết khá khó chấp nhận.
Có thể quan sát những thứ bên ngoài đường chân trời vũ trụ?
Câu trả lời là không. Dù chúng ta vẫn nhận được một số ánh sáng mới bên ngoài đường chân trời hiện tại trong vài tỷ năm tới, song với tốc độ giãn nở như hiện nay, vũ trụ sẽ mở rộng đến mức chỉ còn có thể nhìn thấy các hệ thống thiên hà gần nhất.
Fairbairn cho biết nếu vũ trụ chứa đầy những thứ như vật chất, phóng xạ và photon, không sớm thì muộn ta vẫn có thể quan sát được xa hơn khi đường chân trời vũ trụ dần lùi lại. Nhưng vì tác động của vật chất tối, điều đó sẽ không bao giờ xảy ra.
Tuy nhiên, không gì có thể cản được bước tiến của các nhà khoa học về vũ trụ bất khả kiến. Theo những nghiên cứu gần đây, họ đã tìm ra cách chặn sóng hấp dẫn, vốn được sinh ra 1/1.000 giây sau vụ nổ Big Bang.
 |
| Hình ảnh biểu diễn cho lý thuyết, mỗi vụ trụ (các hạt nhỏ) được gắn kết lại với nhau. Ảnh: Vice. |
Cũng theo các nhà khoa học, sóng hấp dẫn được tạo ra bởi sự gián đoạn trong không thời gian, chẳng hạn như những va chạm của lỗ đen và sao neutron, vốn là những sự kiện xảy ra trong vũ trụ tương đối hiện đại. Ngoài ra, những đợt sóng kỳ lạ này còn có thể sinh ra bởi các tiến trình vật lý ngay sau khi vũ trụ ra đời.
Fairbairn cho biết những làn sóng hấp dẫn này xuất hiện sớm hơn bất kỳ tín hiệu nào được biết đến trước đây. Và do chúng không bị ảnh hưởng bởi bức xạ nền vũ trụ, chúng ta hoàn toàn có thể quan sát xa hơn, thậm chí là ngược thời gian. Chính sóng hấp dẫn sẽ là những dữ kiện đáng tin cậy cho chúng ta về sự thay đổi của đường chân trời vũ trụ trong quá khứ.
Sự thật về một thế giới bên kia đường chân trời vũ trụ là không thể xâm phạm có vẻ khó chấp nhận, nhưng dù sao, ta cũng đã có một vũ trụ khả kiến khá tuyệt vời, ngay cả khi nó chỉ là phần nhỏ của thực thể mênh mông vô hạn.
