HanNgoan394
New member
Hóa ra các nhà khoa học đã tính được số hạt photon trong vũ trụ rồi đó mọi người ơi, và con số này nghe xong chắc các bạn phải sốc nặng luôn!
## Vũ trụ bắt đầu từ đâu nhỉ?
Lý thuyết Big Bang (hay Vụ Nổ Lớn) là lời giải thích xịn nhất mà nhân loại tìm được cho đến giờ để hiểu về nguồn gốc vũ trụ đó nha. Theo đó thì vũ trụ của chúng ta bắt đầu từ một điểm kỳ dị không-thời gian (coi như điểm "khởi đầu" của mọi thứ vậy).
Đây chính là điểm mà mật độ vật chất cũng như độ cong của không-thời gian là... vô cùng luôn! Sau Vụ Nổ Lớn thì không-thời gian cùng với vật chất bắt đầu hình thành, trong đó có giai đoạn lạm phát (lúc vũ trụ nóng cực độ, siêu đặc và bắt đầu giãn nở với tốc độ cháy đèn) thì các hạt cơ bản xuất hiện.
Lúc này vũ trụ sẽ nguội đi và các hạt nặng cùng lượng bức xạ (photon) biến thành nhiều hạt hạ nguyên tử (như proton, neutron và electron). Nên chắc nhiều người sẽ nghĩ số lượng photon phải là vô hạn rồi đúng không?
## Plot twist: Số photon lại đếm được!
Nhưng mà nào ngờ... bạn sẽ phải shock nặng trước công bố mới nhất từ một nhóm các nhà khoa học khi họ chỉ ra rằng tổng số photon mà vũ trụ sản xuất ra lại là một con số hữu hạn, và bạn hoàn toàn có thể viết nó ra trên một tờ giấy đó!
Nói cách khác là... chúng ta có thể đếm được chúng! Đó là phát hiện mà các nhà thiên văn học của trường khoa học cao đẳng Clemson (Clemson College of Science), Nam Carolina, Mỹ vừa công bố trên tạp chí khoa học Science nha.
Nhóm nghiên cứu do nhà vật lý thiên văn Marco Ajello dẫn đầu - người mê vũ trụ học và vật lý hạt thiên văn cực kỳ, cho biết tổng số photon mà vũ trụ tạo ra từ 13,7 tỷ năm trước là 4x10^84 hạt.
Nếu viết ra tờ giấy cho dễ hình dung thì con số đó sẽ là:
4,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 hạt photon đó các bạn ạ!
## Vậy làm sao tính được số photon sau Big Bang?
Ánh sáng mà chúng ta thấy được tạo ra bởi các hạt photon, sóng radio, tia X cũng đều từ photon cả, nên để tính số photon trong vũ trụ thì phải nghiên cứu ánh sáng thôi.
Nếu chỉ tính ánh sáng phát ra từ một bóng đèn mỗi giây thôi đã có tới 10^20 hạt photon rồi đó, còn ánh sáng Mặt Trời thì 10^45 photon/giây luôn! Vậy nên rất khó để đếm từng hạt photon trong mỗi chùm sáng.
Chúng ta không thể đếm từng photon vì chúng là hạt cơ bản nhất, không thể phân chia được, mà lại nhiều vô đối nữa. Tuy nhiên chúng ta hoàn toàn có thể tính ra số hạt photon nếu biết năng lượng của một chùm sáng.
Cái này cũng giống như thay vì ngồi đếm có bao nhiêu trang giấy trong một quyển sách dày cộm, chúng ta chỉ việc đo độ dày của cuốn sách rồi chia cho độ dày của một trang giấy là xong! Ez game!
## Bí kíp tính toán siêu xịn ️
Để có được con số cụ thể này thì nhóm nghiên cứu của Ajello đã dùng dữ liệu từ Kính thiên văn Vũ trụ tia Gamma Fermi (FGST) của NASA được phóng lên quỹ đạo vào ngày 11/6/2008.
Kính Fermi có thể đo các tia gamma và sự tương tác của chúng với các đám bụi vũ trụ, cùng tất cả các tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy được hay ánh sáng hồng ngoại phát ra từ các ngôi sao.
Điểm thú vị là các nhà khoa học đã ghi nhận dấu hiệu tia gamma phát ra từ 739 thiên hà bao gồm cả hố đen siêu lớn và các blazar (luồng tia vật chất bắn ra từ các lỗ đen về phía Trái Đất với tốc độ ánh sáng luôn đó các bạn ơi).
Bằng cách đo mức độ photon tia gamma trong các luồng tia blazar có tốc độ siêu nhanh này, các nhà khoa học không chỉ ước tính được mật độ vết mờ vũ trụ (cosmic fog) bao quanh khắp nơi trong vũ trụ mà còn tính toán được các mốc thời gian trong lịch sử vũ trụ nữa.
"Các photon tia gamma đi xuyên qua lớp bụi sương mù của ánh sáng sao có xác suất rất cao bị hấp thụ" - Ajello giải thích.
"Bằng cách đo xem có bao nhiêu photon bị hấp thụ, chúng ta có thể đo độ dày của đám bụi sương mù theo thời gian, cũng như biết có bao nhiêu tia sáng trong toàn bộ các phổ điện từ".
Các phổ điện từ là một dãy các bước sóng có tần số khác nhau bao gồm các tia gamma - được xem là ánh sáng nền ngoài thiên hà (EBL) mà đến giờ, mật độ của chúng có thể ước tính khá chính xác nhờ Kính thiên văn Fermi.
Việc đo lường ánh sáng nền ngoài thiên hà (EBL) sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự tiến hóa của các thiên hà, quá trình hình thành các ngôi sao và thậm chí cả cách thức vũ trụ sẽ phát triển nữa đó!
"Ánh sáng nền ngoài thiên hà (EBL) có thể xem như một cuốn sách ghi lại hoạt động của các ngôi sao cũng như sự tiến hóa của các thiên hà trong vũ trụ", Ajello cho biết.
Mặc dù vậy thì cho đến giờ, việc đo lường các EBL vẫn là điều cực kỳ khó khăn với các nhà khoa học vì chúng rất mờ so với độ sáng của Ngân Hà hay các ánh sáng khác trong bầu trời đêm.
Nói cách khác, việc quan sát các thiên hà khác ngoài Ngân Hà của chúng ta cũng rất khó vì chúng quá tối so với ánh sáng nền quá sáng. Để giải quyết bài toán này thì việc dùng phương pháp gián tiếp thay vì trực tiếp là một bước đột phá mới đó!
## Khảo sát luồng tia blazar để tìm ra số photon
"Bằng cách khảo sát các luồng tia blazar tại các khoảng cách khác nhau so với chúng ta, chúng tôi đã đo được tổng số các ánh sáng ngôi sao tại các thời kỳ khác nhau", tiến sĩ Vaidehi Paliya - đồng tác giả nghiên cứu cho hay.
"Chúng tôi đo tổng số ánh sáng sao của mỗi thời kỳ - một tỷ năm trước, hai tỷ năm trước, sáu tỷ năm trước và cứ thế - kết quả sẽ về khoảng thời gian khi những ngôi sao vừa mới hình thành lần đầu tiên".
"Điều này cho phép chúng tôi tái tạo lại cấu trúc của ánh sáng nền ngoài thiên hà và xác định lịch sử hình thành các ngôi sao của vũ trụ theo cách hiệu quả hơn nhiều so với những gì đạt được trước đây".
Kết quả không chỉ cung cấp ước lượng chính xác nhất về ánh sáng nền ngoài thiên hà EBL mà còn tiết lộ lịch sử vũ trụ một cách chi tiết nhất chưa từng thấy. Đồng tác giả Dieter Hartmann - giáo sư vật lý và thiên văn gọi đây là một bước đột phá lớn, ông nói:
"Sự hình thành các ngôi sao là một chu kỳ vòng tròn lặp đi lặp lại cũng như tái tuần hoàn năng lượng của vũ trụ và vật chất. Nó như một động cơ của vũ trụ, nếu không có sự tiến hóa của các ngôi sao, chúng ta sẽ không có các nguyên tố cơ bản cần thiết cho sự sống".
Nguồn: soha.vn
## Vũ trụ bắt đầu từ đâu nhỉ?
Lý thuyết Big Bang (hay Vụ Nổ Lớn) là lời giải thích xịn nhất mà nhân loại tìm được cho đến giờ để hiểu về nguồn gốc vũ trụ đó nha. Theo đó thì vũ trụ của chúng ta bắt đầu từ một điểm kỳ dị không-thời gian (coi như điểm "khởi đầu" của mọi thứ vậy).
Đây chính là điểm mà mật độ vật chất cũng như độ cong của không-thời gian là... vô cùng luôn! Sau Vụ Nổ Lớn thì không-thời gian cùng với vật chất bắt đầu hình thành, trong đó có giai đoạn lạm phát (lúc vũ trụ nóng cực độ, siêu đặc và bắt đầu giãn nở với tốc độ cháy đèn) thì các hạt cơ bản xuất hiện.
Lúc này vũ trụ sẽ nguội đi và các hạt nặng cùng lượng bức xạ (photon) biến thành nhiều hạt hạ nguyên tử (như proton, neutron và electron). Nên chắc nhiều người sẽ nghĩ số lượng photon phải là vô hạn rồi đúng không?
## Plot twist: Số photon lại đếm được!
Nhưng mà nào ngờ... bạn sẽ phải shock nặng trước công bố mới nhất từ một nhóm các nhà khoa học khi họ chỉ ra rằng tổng số photon mà vũ trụ sản xuất ra lại là một con số hữu hạn, và bạn hoàn toàn có thể viết nó ra trên một tờ giấy đó!
Nói cách khác là... chúng ta có thể đếm được chúng! Đó là phát hiện mà các nhà thiên văn học của trường khoa học cao đẳng Clemson (Clemson College of Science), Nam Carolina, Mỹ vừa công bố trên tạp chí khoa học Science nha.
Nhóm nghiên cứu do nhà vật lý thiên văn Marco Ajello dẫn đầu - người mê vũ trụ học và vật lý hạt thiên văn cực kỳ, cho biết tổng số photon mà vũ trụ tạo ra từ 13,7 tỷ năm trước là 4x10^84 hạt.
Nếu viết ra tờ giấy cho dễ hình dung thì con số đó sẽ là:
4,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 hạt photon đó các bạn ạ!
## Vậy làm sao tính được số photon sau Big Bang?
Ánh sáng mà chúng ta thấy được tạo ra bởi các hạt photon, sóng radio, tia X cũng đều từ photon cả, nên để tính số photon trong vũ trụ thì phải nghiên cứu ánh sáng thôi.
Nếu chỉ tính ánh sáng phát ra từ một bóng đèn mỗi giây thôi đã có tới 10^20 hạt photon rồi đó, còn ánh sáng Mặt Trời thì 10^45 photon/giây luôn! Vậy nên rất khó để đếm từng hạt photon trong mỗi chùm sáng.
Chúng ta không thể đếm từng photon vì chúng là hạt cơ bản nhất, không thể phân chia được, mà lại nhiều vô đối nữa. Tuy nhiên chúng ta hoàn toàn có thể tính ra số hạt photon nếu biết năng lượng của một chùm sáng.
Cái này cũng giống như thay vì ngồi đếm có bao nhiêu trang giấy trong một quyển sách dày cộm, chúng ta chỉ việc đo độ dày của cuốn sách rồi chia cho độ dày của một trang giấy là xong! Ez game!
## Bí kíp tính toán siêu xịn ️
Để có được con số cụ thể này thì nhóm nghiên cứu của Ajello đã dùng dữ liệu từ Kính thiên văn Vũ trụ tia Gamma Fermi (FGST) của NASA được phóng lên quỹ đạo vào ngày 11/6/2008.
Kính Fermi có thể đo các tia gamma và sự tương tác của chúng với các đám bụi vũ trụ, cùng tất cả các tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy được hay ánh sáng hồng ngoại phát ra từ các ngôi sao.
Điểm thú vị là các nhà khoa học đã ghi nhận dấu hiệu tia gamma phát ra từ 739 thiên hà bao gồm cả hố đen siêu lớn và các blazar (luồng tia vật chất bắn ra từ các lỗ đen về phía Trái Đất với tốc độ ánh sáng luôn đó các bạn ơi).
Bằng cách đo mức độ photon tia gamma trong các luồng tia blazar có tốc độ siêu nhanh này, các nhà khoa học không chỉ ước tính được mật độ vết mờ vũ trụ (cosmic fog) bao quanh khắp nơi trong vũ trụ mà còn tính toán được các mốc thời gian trong lịch sử vũ trụ nữa.
"Các photon tia gamma đi xuyên qua lớp bụi sương mù của ánh sáng sao có xác suất rất cao bị hấp thụ" - Ajello giải thích.
"Bằng cách đo xem có bao nhiêu photon bị hấp thụ, chúng ta có thể đo độ dày của đám bụi sương mù theo thời gian, cũng như biết có bao nhiêu tia sáng trong toàn bộ các phổ điện từ".
Các phổ điện từ là một dãy các bước sóng có tần số khác nhau bao gồm các tia gamma - được xem là ánh sáng nền ngoài thiên hà (EBL) mà đến giờ, mật độ của chúng có thể ước tính khá chính xác nhờ Kính thiên văn Fermi.
Việc đo lường ánh sáng nền ngoài thiên hà (EBL) sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự tiến hóa của các thiên hà, quá trình hình thành các ngôi sao và thậm chí cả cách thức vũ trụ sẽ phát triển nữa đó!
"Ánh sáng nền ngoài thiên hà (EBL) có thể xem như một cuốn sách ghi lại hoạt động của các ngôi sao cũng như sự tiến hóa của các thiên hà trong vũ trụ", Ajello cho biết.
Mặc dù vậy thì cho đến giờ, việc đo lường các EBL vẫn là điều cực kỳ khó khăn với các nhà khoa học vì chúng rất mờ so với độ sáng của Ngân Hà hay các ánh sáng khác trong bầu trời đêm.
Nói cách khác, việc quan sát các thiên hà khác ngoài Ngân Hà của chúng ta cũng rất khó vì chúng quá tối so với ánh sáng nền quá sáng. Để giải quyết bài toán này thì việc dùng phương pháp gián tiếp thay vì trực tiếp là một bước đột phá mới đó!
## Khảo sát luồng tia blazar để tìm ra số photon
"Bằng cách khảo sát các luồng tia blazar tại các khoảng cách khác nhau so với chúng ta, chúng tôi đã đo được tổng số các ánh sáng ngôi sao tại các thời kỳ khác nhau", tiến sĩ Vaidehi Paliya - đồng tác giả nghiên cứu cho hay.
"Chúng tôi đo tổng số ánh sáng sao của mỗi thời kỳ - một tỷ năm trước, hai tỷ năm trước, sáu tỷ năm trước và cứ thế - kết quả sẽ về khoảng thời gian khi những ngôi sao vừa mới hình thành lần đầu tiên".
"Điều này cho phép chúng tôi tái tạo lại cấu trúc của ánh sáng nền ngoài thiên hà và xác định lịch sử hình thành các ngôi sao của vũ trụ theo cách hiệu quả hơn nhiều so với những gì đạt được trước đây".
Kết quả không chỉ cung cấp ước lượng chính xác nhất về ánh sáng nền ngoài thiên hà EBL mà còn tiết lộ lịch sử vũ trụ một cách chi tiết nhất chưa từng thấy. Đồng tác giả Dieter Hartmann - giáo sư vật lý và thiên văn gọi đây là một bước đột phá lớn, ông nói:
"Sự hình thành các ngôi sao là một chu kỳ vòng tròn lặp đi lặp lại cũng như tái tuần hoàn năng lượng của vũ trụ và vật chất. Nó như một động cơ của vũ trụ, nếu không có sự tiến hóa của các ngôi sao, chúng ta sẽ không có các nguyên tố cơ bản cần thiết cho sự sống".
Nguồn: soha.vn