Không ai chứng kiến vụ nổ Big Bang, vậy sao ta biết vũ trụ bao nhiêu tuổi?
Không ai từng tận mắt chứng kiến vụ nổ lớn, nhưng khoa học vẫn lần theo dấu vết để xác định vũ trụ đã tồn tại suốt 13,8 tỷ năm.
Khi các nhà khoa học tuyên bố rằng vũ trụ có tuổi đời khoảng 13,8 tỷ năm, không ít người thắc mắc: làm sao con người có thể đưa ra kết luận này khi không ai từng chứng kiến tận mắt khoảnh khắc khởi đầu của vũ trụ? Đây không chỉ là một câu hỏi mang tính triết học mà còn liên quan trực tiếp đến cách con người sử dụng các công cụ khoa học hiện đại để hiểu được quá khứ xa xôi nhất mà chúng ta không thể tiếp cận bằng mắt thường.
Quan sát các ngôi sao cổ xưa để lần theo dấu vết thời gian
Một trong những cách đầu tiên mà các nhà thiên văn học sử dụng để ước lượng tuổi vũ trụ là nghiên cứu những ngôi sao cổ nhất từng được phát hiện. Những ngôi sao này thường có tuổi đời hơn 13 tỷ năm, nằm trong các cụm sao cầu hoặc ở rìa của các thiên hà. Chúng đóng vai trò như những “chứng nhân cổ đại” trong quá trình tiến hóa của vũ trụ.
Tuy nhiên, việc xác định tuổi chính xác của một ngôi sao gặp rất nhiều thách thức. Các phương pháp đo thường dựa vào phân tích ánh sáng, thành phần hóa học và mức độ phát sáng, nhưng vẫn tồn tại sai số. Dù vậy, chúng vẫn giúp thiết lập giới hạn tuổi tối thiểu cho vũ trụ: nếu một ngôi sao đã tồn tại 13 tỷ năm, thì chắc chắn vũ trụ phải hình thành trước đó.
 |
| Các nhà thiên văn học sử dụng để ước lượng tuổi vũ trụ là nghiên cứu những ngôi sao cổ nhất từng được phát hiện. Ảnh: Internet |
Từ định luật Hubble đến mô hình giãn nở của vũ trụ
Một bước ngoặt lớn trong việc hiểu về nguồn gốc vũ trụ đến từ phát hiện mang tính lịch sử của nhà thiên văn Edwin Hubble vào năm 1929. Ông quan sát thấy rằng các thiên hà xa xôi đang di chuyển ra xa chúng ta, và tốc độ này tỷ lệ thuận với khoảng cách của chúng – hiện tượng được gọi là dịch chuyển đỏ. Điều này chứng minh rằng vũ trụ đang giãn nở.
Dựa trên tốc độ giãn nở hiện tại, các nhà khoa học có thể “quay ngược thời gian” để tìm ra thời điểm mọi vật chất trong vũ trụ tụ lại ở một điểm – thời điểm xảy ra vụ nổ lớn (Big Bang). Tuy nhiên, phép tính này không đơn giản bởi tốc độ giãn nở của vũ trụ không phải lúc nào cũng giống nhau và hằng số Hubble (H₀) – đại lượng đo tốc độ này – vẫn còn nhiều tranh cãi giữa các nhóm nghiên cứu.
 |
| Edwin Hubble quan sát thấy rằng các thiên hà xa xôi đang di chuyển ra xa chúng ta, và tốc độ này tỷ lệ thuận với khoảng cách của chúng. Ảnh: Internet |
Dư âm từ quá khứ: bức xạ nền vi sóng vũ trụ hé lộ thời gian khai sinh
Một trong những bằng chứng quan trọng nhất về tuổi vũ trụ đến từ việc quan sát bức xạ nền vi sóng vũ trụ (CMB – Cosmic Microwave Background). Đây là loại bức xạ phát ra khoảng 380.000 năm sau vụ nổ lớn, khi vũ trụ đủ nguội để các nguyên tử hình thành và ánh sáng lần đầu tiên có thể tự do lan truyền trong không gian.
Với sự trợ giúp của các kính viễn vọng không gian hiện đại như vệ tinh Planck, các nhà khoa học đã thu thập được dữ liệu cực kỳ chi tiết về bức xạ CMB. Phân tích những dao động nhiệt nhỏ trên toàn bộ bầu trời giúp họ dựng lại mô hình chính xác về cấu trúc vũ trụ thuở sơ khai. Từ đó, các tính toán cho thấy tuổi vũ trụ là khoảng 13,8 tỷ năm, với mức sai số chỉ vào khoảng ± 0,2 tỷ năm.
Tranh cãi chưa dừng lại: nếu một số ngôi sao có vẻ "già hơn cả vũ trụ"?
Mặc dù con số 13,8 tỷ năm được phần lớn cộng đồng khoa học chấp nhận, vẫn có những tranh luận chưa có hồi kết. Một số ngôi sao được quan sát dường như có tuổi thọ vượt quá 14 tỷ năm, điều này gây ra sự mâu thuẫn với tuổi vũ trụ đang được công nhận. Câu hỏi đặt ra là: liệu chúng ta đang đo sai tuổi ngôi sao, hay tuổi vũ trụ thực sự còn lớn hơn những gì đã tính?
Không chỉ vậy, còn tồn tại sự khác biệt giữa các phương pháp tính hằng số Hubble. Các nhóm nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ CMB đưa ra giá trị khác so với nhóm sử dụng các siêu tân tinh và thiên hà gần. Nếu giá trị của H₀ khác nhau, thì tuổi của vũ trụ cũng sẽ thay đổi theo. Một số mô hình mới thậm chí còn cho rằng vũ trụ có thể chỉ khoảng 12,5 tỷ năm tuổi – trẻ hơn so với tính toán hiện tại.
Hiểu tuổi vũ trụ để hiểu chính mình
Việc tìm hiểu vũ trụ bắt đầu từ bao giờ không chỉ là một câu hỏi lý thuyết. Nó phản ánh khát vọng lớn nhất của loài người: khám phá nguồn gốc và vị trí của chúng ta trong vũ trụ bao la này. Từ một điểm kỳ dị siêu nhỏ và nóng bỏng trong vụ nổ lớn, vũ trụ đã giãn nở không ngừng để tạo thành cấu trúc rộng lớn mà chúng ta đang quan sát hôm nay – nơi chứa hàng trăm tỷ thiên hà, mỗi thiên hà có hàng trăm tỷ ngôi sao, và trong đó có một hành tinh nhỏ bé tên gọi là Trái Đất.
Con số 13,8 tỷ năm không chỉ là một đại lượng vật lý – nó là cây cầu nối giữa hiện tại và thuở sơ khai, giữa con người hữu hạn và không gian vô tận. Dù còn nhiều điều chưa rõ ràng, mỗi khám phá mới đều mang chúng ta đến gần hơn với sự thật về cội nguồn của chính mình. Và trong hành trình đó, khoa học chính là ánh sáng soi đường.
