Tuổi của vũ trụ không được xác định chỉ vì chúng ta có thể nhìn xa 13,8 tỷ năm ánh sáng. Thay vào đó, cả hai con số này (tuổi của vũ trụ và giới hạn quan sát của chúng ta) đều bắt nguồn từ một loạt các bằng chứng vật lý phức tạp, tất cả đều chỉ ra rằng vũ trụ bắt đầu từ Vụ Nổ Lớn (Big Bang) khoảng 13,8 tỷ năm trước.
Một kính thiên văn mạnh hơn như James Webb không làm cho vũ trụ "già hơn". Thay vào đó, nó cho phép chúng ta nhìn rõ hơn và gần hơn với thời điểm khởi đầu đó, nhưng không thể nhìn xuyên qua nó.
Dưới đây là lời giải thích chi tiết hơn cho các luận điểm rất chính xác mà bạn đã nêu.
 |
| Ảnh: ánh sáng phản chiếu mất 8 phút từ mặt trời đến Trái đất, trong khi các thiên hà xa xôi khác mất gàng triệu năm đến hàng chục tỷ năm để đến trái đất, nên ở một khoảng cách vô cùng xa xôi như vậy những gì chúng ta nhìn thấy chúng chỉ là quá khứ. |
Kính Viễn Vọng Là Cỗ Máy Thời Gian
Bạn đã hoàn toàn đúng: do tốc độ ánh sáng là hữu hạn, nhìn xa hơn trong không gian đồng nghĩa với việc nhìn ngược về quá khứ.
Ánh sáng từ Mặt Trăng mất khoảng 1,3 giây để đến Trái Đất.
Ánh sáng từ Mặt Trời mất khoảng 8 phút.
Ánh sáng từ ngôi sao gần nhất, Proxima Centauri, mất hơn 4 năm.
Ánh sáng từ thiên hà xa nhất mà chúng ta thấy, như GN-z11, đã bắt đầu cuộc hành trình của nó từ 13,4 tỷ năm trước.
Khi Kính viễn vọng James Webb chụp ảnh những thiên hà này, nó đang nhìn thấy chúng ở trạng thái "sơ sinh", chỉ vài trăm triệu năm sau Vụ Nổ Lớn.
Tại Sao Chúng Ta Không Thể Nhìn Xa Hơn Nữa? Bức Tường Ánh Sáng Đầu Tiên
Đây là điểm mấu chốt. Giới hạn quan sát của chúng ta không phải do kính viễn vọng yếu, mà là do có một "bức tường" vật lý mà ánh sáng không thể xuyên qua từ quá khứ.
Hãy tưởng tượng bạn đang ở trong một căn phòng đầy sương mù dày đặc. Bạn không thể nhìn thấy bức tường đối diện, không phải vì mắt bạn kém, mà vì ánh sáng bị sương mù cản lại.
Vũ trụ sơ khai cũng giống như vậy. Trong khoảng 380.000 năm đầu tiên sau Big Bang, vũ trụ là một quả cầu plasma siêu nóng và dày đặc. Ánh sáng (photon) liên tục va chạm vào các hạt electron tự do và bị giữ lại, không thể di chuyển tự do. Vũ trụ lúc này "mờ đục".
Khi vũ trụ giãn nở và nguội đi, các nguyên tử trung hòa hình thành. Các electron bị "khóa" lại, và ánh sáng lần đầu tiên được "giải thoát" để bay tự do trong không gian. Ánh sáng cổ xưa nhất này, phát ra từ mọi hướng, chính là thứ mà ngày nay chúng ta quan sát được dưới dạng Bức xạ Nền Vi sóng Vũ trụ (Cosmic Microwave Background - CMB). Đây chính là "bức tường" ánh sáng cuối cùng. Chúng ta không thể nhìn thấy bất cứ thứ gì "phía sau" thời điểm này bằng kính viễn vọng thông thường vì trước đó, vũ trụ không trong suốt.
 |
| Gặp gỡ GZ-Z11, thiên hà xa nhất từ Trái đất, hình ảnh 13,4 tỷ năm tuổi của một thiên hà cách xa 32 tỷ năm ánh sáng! |
Tuổi Của Vũ Trụ Được Tính Như Thế Nào?
Tuổi 13,8 tỷ năm không phải là một phỏng đoán dựa trên khoảng cách. Nó là kết quả của các phép đo chính xác về sự giãn nở của vũ trụ.
Quan sát sự giãn nở: Các nhà thiên văn học nhận thấy rằng tất cả các thiên hà xa xôi đều đang di chuyển ra xa chúng ta, và các thiên hà càng xa thì di chuyển càng nhanh.
Đo lường Hằng số Hubble: Bằng cách đo tốc độ và khoảng cách của các thiên hà này, các nhà khoa học tính toán được một giá trị gọi là Hằng số Hubble, về cơ bản là tốc độ giãn nở của vũ trụ hiện tại.
"Tua ngược thời gian": Khi đã biết tốc độ giãn nở, các nhà khoa học có thể "tua ngược" quá trình này về mặt toán học. Họ tính toán xem mất bao lâu để tất cả vật chất trong vũ trụ co lại về một điểm duy nhất. Phép tính này cho ra kết quả khoảng 13,8 tỷ năm.
Con số này được xác nhận bởi các phương pháp khác, như phân tích các gợn sóng trong Bức xạ Nền Vi sóng Vũ trụ và đo tuổi của các ngôi sao cổ xưa nhất.
Nghịch Lý Khoảng Cách: Xa Hơn 13,8 Tỷ Năm Ánh Sáng
Đây là điểm cực kỳ thú vị và chính xác mà bạn đã nêu: thiên hà xa nhất mà chúng ta thấy thực sự đang ở xa hơn nhiều so với khoảng cách mà ánh sáng của nó đã di chuyển.
Ánh sáng từ thiên hà GN-z11 đã mất 13,4 tỷ năm để đến với chúng ta. Đây là khoảng cách thời gian ánh sáng.
Tuy nhiên, trong suốt 13,4 tỷ năm đó, vũ trụ vẫn không ngừng giãn nở. Không gian giữa chúng ta và thiên hà đó đã "kéo dài" ra rất nhiều.
Kết quả là, khoảng cách thực tại của thiên hà GN-z11 ngày nay là khoảng 32 tỷ năm ánh sáng.
Hãy tưởng tượng một con kiến bò trên một sợi dây thun đang được kéo dãn. Con kiến bò được 10cm trên sợi dây, nhưng trong lúc đó, sợi dây đã dãn ra thêm 20cm. Quãng đường con kiến đã đi là 10cm, nhưng khoảng cách thực tế giữa điểm xuất phát và điểm kết thúc của nó giờ đã là 30cm.
Vũ trụ chính là sợi dây thun đó. Điều này không hề mâu thuẫn với tuổi của vũ trụ. Nó chỉ là một hệ quả kỳ diệu của việc chúng ta đang sống trong một vũ trụ không ngừng nở ra.
