Vì sao trong vũ trụ các giọt nước có hình cầu?

Trên trái đất, dù là nước ở trong một cái hồ hay trong một chiếc cốc, lực hấp dẫn sẽ kéo chất lỏng xuống dưới thành hình dạng của vật chứa nó. Nhưng trong vũ trụ, ảnh hưởng của hấp dẫn lại khác.

Các vật thể bay trên quỹ đạo cũng bị ảnh hưởng của lực hấp dẫn, nhưng chúng ở trong trạng thái rơi tự do, chuyển động liên tục sang ngang trong khi rơi về phía trái đất. Điều này khiến cho chúng trở nên không trọng lượng một cách tương đối

Ở đó, sức căng bề mặt biến nước trở thành hình cầu. Các phân tử giống như nam châm trên bề mặt nước khiến cho bề mặt này ứng xử theo kiểu một lớp da đàn hồi. Mỗi phân tử được kéo giãn bởi các phân tử xung quanh với sức căng tương đương nhau. Nhóm các phân tử bị ràng buộc chặt chẽ này tạo nên diện tích nhỏ nhất có thể - một hình cầu

Ngôi sao đầu tiên trong vũ trụ lớn nhanh như Thánh Gióng

Vật thể đầu tiên xé toang bóng tối nguyên sơ của vũ trụ sau sự kiện Big Bang là chiếc lõi nhỏ xíu của một ngôi sao. Nhưng ngay sau đó, nó nhanh chóng phình to gấp hàng triệu lần và đạt kích thước gấp hàng trăm lần Mặt trời.

Thế hệ sao đầu tiên trong vũ trụ đã "sống" rất vất vả và "chết" nhanh. Mặt trời của chúng ta có thể sống tới 5 tỷ năm, nhưng thế hệ sao đầu tiên có lẽ chỉ tồn tại khoảng một triệu năm.

Các nhà khoa học cho rằng vũ trụ được sinh ra từ một vụ nổ lớn (Big Bang) cách đây khoảng 13,7 tỷ năm và không ngừng giãn nở kể từ thời điểm đó. Nhưng họ chưa tìm ra câu trả lời thuyết phục về quá trình hình thành của những ngôi sao đầu tiên sau sự kiện này.

Các nhà thiên văn học tại Đại học Nagoya (Nhật Bản) và Đại học Harvard (Mỹ) đã xây dựng một mô hình phức tạp trên máy tính để nghiên cứu quá trình hình thành của thế hệ sao đầu tiên từ khí hydro và heli.

"Giới khoa học cho rằng những ngôi sao đó là nguồn sáng đầu tiên và cũng là nơi đầu tiên có những nguyên tố nặng như carbon, oxy và sắt", Naoki Yoshida thuộc Đại học Nagoya phát biểu.

Theo tiến sĩ Lars Hernquist của Đại học Harvard, vào thời gian đó, vũ trụ có chỉ nhỏ bằng 1/20 kích thước hiện tại. Những nguyên tố tồn tại trong vũ trụ khi ấy chỉ có hydro, heli và lithium. Những nguyên tố đó lặng lẽ phát tán ra khắp vũ trụ, nhưng một vài khu vực có nồng độ cao hơn những nơi khác.

Những tác động của lực hấp dẫn từ những khối khí ban đầu tạo ra ngày càng nhiều vật chất theo thời gian. Những đám mây hydro và heli bị hút lại gần nhau và tạo thành nhân của thế hệ sao đầu tiên.

Các nhà nghiên cứu cho rằng "lõi sao" đầu tiên được sinh ra vào khoảng 300 triệu năm sau vụ nổ lớn. Những phản ứng hạt nhân bên trong lõi biến nó thành vật thể sáng đầu tiên trong giai đoạn mà các nhà thiên văn gọi là "kỷ nguyên bóng tối của vũ trụ". Ban đầu trọng lượng của nó chỉ bằng 1% Mặt trời, nhưng chỉ trong vòng 10 nghìn năm, nó trở thành một ngôi sao lớn có trọng lượng gấp ít nhất 100 lần Mặt trời.

Mặc dù không một ngôi sao nào trong thế hệ đầu tiên tồn tại tới ngày nay, ảnh hưởng của chúng đối với vũ trụ vẫn còn. Quá trình hình thành thế hệ sao đầu tiên đã tổng hợp nên những nguyên tố nặng đầu tiên của vũ trụ. Khi chết đi, những ngôi sao đó giải phóng những nguyên tố nặng vào vũ trụ. Lượng vật chất này trở thành nền tảng cơ bản cho những ngôi sao và hành tinh mới.

Hernquist khẳng định những ngôi sao đầu tiên đã nổ tung trước khi chết hoặc tự co rút về phía lõi để tạo thành các hố đen.

Tìm thấy 'cỗ máy đẻ sao' hiếm hoi trong vũ trụ

Các nhà thiên văn đã khám phá ra một cỗ máy đẻ sao đặc biệt - một thiên hà ở rất xa đang phun ra những vì sao ở tốc độ đáng kinh ngạc, khoảng 1.000 đến 4.000 vì sao mỗi năm.

Với tốc độ này, thiên hà nói trên chỉ cần khoảng 50 triệu năm, không phải là quá dài theo thời gian vũ trụ, là đủ để mọc ra một thiên hà tương đương với hầu hết các thiên hà khổng lồ chúng ta thấy ngày nay.

"Hãy so sánh, Milky Way của chúng ta chỉ sản sinh ra trung bình 10 ngôi sao mỗi năm", phát ngôn viên của Cơ quan Vũ trụ Mỹ cho biết.

Phát hiện mới đi ngược lại với giả thuyết phổ biến nhất hiện nay về sự thành tạo của thiên hà. Theo giả thuyết đó, có tên là Mô hình Hierarchical, các thiên hà đẻ sao một cách chậm chạp nhờ hấp thụ những mảnh vụn tí hon của các thiên hà khác, chứ không phải theo cách bùng nổ như quan sát thấy trong thiên hà "Baby Boom" mới được tìm ra

Rất có thể chúng ta cô đơn trong vũ trụ

Các tính toán mới cho thấy sự sống trong vũ trụ là cực kỳ hiếm, và cơ hội tồn tại các nền văn minh còn xa vời hơn.

Năm 1961, một nhà thiên văn radio trẻ tên là Frank Drake đã đưa ra một công thức để dự đoán có bao nhiêu hành tinh trong thiên hà của chúng ta có thể có nền văn minh.

Công thức này được gọi là Phương trình Drake, và khi nhà phát minh tính đến các hệ số như số lượng các ngôi sao, phần trăm khả năng có các hành tinh bay quanh chúng, phần trăm khả năng những hành tinh này có thể có sự sống.., ông kết luận vũ trụ ắt hẳn rất đông đảo những sinh vật có tri giác.

Nhưng họ ở đâu? Chúng ta không hề nghe thấy họ, kể từ khi Drake và cộng sự tìm kiếm các nền văn minh ngoài trái đất.

Giờ đây, tiến sĩ Andrew Watson, một nhà khoa học khí hậu tại Đại học East Anglia ở Great Britain, lại cho rằng khả năng tìm thấy sự sống ngoài trái đất giống như chúng ta là cực kỳ, cực kỳ thấp - có lẽ chỉ đến 0,01 phần trăm trong suốt 4 tỷ năm mới cho ra một hành tinh giống chúng ta có thể cho sự sống ở được.

Watson không cô đơn. Don Brownlee và Peter Ward đã viết một cuốn sách có tên gọi "Rare Earth" (Trái đất hiếm hoi) năm 2000, trong đó lập luận rằng hành tinh của chúng ta là một trường hợp cực kỳ bất thường - không chỉ vì nó có nước lỏng, có kích cỡ phù hợp để giữ bầu khí quyển bao quanh, mà vì nó còn có một anh láng giềng khổng lồ (Mộc tinh) giúp hút ra xa các tiểu hành tinh và những mảnh vụn nhỏ mà nếu không chúng có thể đã bắn nát trái đất vào thời điểm hệ mặt trời hình thành.

Yếu tố mà Watson đưa ra trong lập luận này là có một "cửa sổ hẹp" cho sự sống trên trái đất - và chúng ta đã xuất hiện khá muộn trong cửa sổ đó. Mặt trời đang nở ra một cách mạnh mẽ, vì thế trái đất chỉ có thể tồn tại 1 tỷ năm nữa trước khi chết khô.

"Những cấu trúc phức tạp của sự sống được tách ra từ prokaryote (có thể là các tế bào sống nguyên thủy đầu tiên trên trái đất) nhờ một vài đột biến khác thường nào đó, và vì thế, sẽ ít phổ biến hơn nhiều so với các prokaryote. Trí tuệ thông minh lại là các bước đột biến tiếp theo nữa, vì thế lại càng khó có cơ hội xuất hiện hơn", ông viết.

Dù vậy, nhóm của Drake vẫn tiếp tục nghiên cứu về các nền văn minh ngoài trái đất, được hỗ trợ lớn hơn bởi những mạnh thường quân như đồng sáng lập Microsoft Paul Allen. Có thể một ngày nào đó, họ sẽ chứng minh rằng ý kiến của Watson là sai lầm

Nơi lạnh nhất trong vũ trụ có hình boomerang

Tinh vân hình chiếc nơ bướm này nằm trong chòm sao Centaurusm, cách trái đất hơn 5.000 năm ánh sáng, và là nơi lạnh lẽo nhất trong vũ trụ.

Nó hình thành xung quanh một ngôi sao trung tâm sáng rực, đang xả khí ở những giây phút hấp hối.

Tinh vân Boomerang là một nơi đặc biệt. Năm 1995, sử dụng kính thiên văn lớn của Thuỵ Điển đặt tại Chile, các nhà thiên văn đã phát hiện nó có nhiệt độ âm 272 độ C, và chỉ ấm hơn 1 độ so với độ 0 tuyệt đối (giới hạn thấp nhất của nhiệt độ).

Ngay cả bức xạ nền còn lại từ thời Big Bang (âm 270 độ C) cũng còn ấm hơn tinh vân này. Nó cũng là vật thể duy nhất tìm thấy tới nay có nhiệt độ thấp hơn cả bức xạ nền vũ trụ.

Hình dáng chiếc nơ bướm của tinh vân dường như là hậu quả của một luồng gió cực kỳ dữ dội, với vận tốc khoảng 310.000 dặm mỗi giờ, thổi không khí cực lạnh ra xa khỏi tâm ngôi sao đang chết. Ngôi sao này đang mất đi lượng vật liệu bằng khoảng một phần nghìn khối lượng mặt trời mỗi năm, trong suốt 1.500 năm qua, nhanh gấp 10-100 lần các vật thể tương tự.

Sự mở rộng nhanh chóng của tinh vân cho phép nó trở thành vùng lạnh nhất trong vũ trụ.