Những con số làm nên vũ trụ - Phần 76

Kích cỡ của vũ trụ nhìn thấy

Trong Chương 9, chúng ta đã xây dựng một mô hình thang đo vũ trụ sử dụng một quả bưởi chùm mới mua (và giờ đã ăn rồi) để biểu diễn Mặt trời. Trên thang đo đó, một năm ánh sáng là khoảng 660 dặm. Thiên hà Ngân hà trông giông giống như hình ảnh nước văng tung tóe bởi một cái bình tưới cây đang quay tròn; nó có tâm tại chính giữa và một vài cánh tay vắt cong ra từ chính giữa. Hệ Mặt trời nằm ở đầu cuối của một trong những cánh tay đó, và thiên hà Ngân hà có đường kính chừng 100.000 năm ánh sáng. Sử dụng mô hình của chúng ta, khoảng cách từ Mặt trời vắt qua toàn bộ Ngân hà sẽ vào cỡ 60 triệu dặm. Nếu Mặt trời, Thủy tinh và Trái đất nằm theo một đường thẳng với Thủy tinh nằm giữa Mặt trời và Trái đất, thì khoảng cách giữa Trái đất và Thủy tinh xấp xỉ 60 triệu dặm.

Thiên hà Ngân hà là một bộ phận của một tập hợp thiên hà liên kết hấp dẫn gọi là Nhóm Địa phương. Nhóm Địa phương có đường kính xấp xỉ 10 triệu năm ánh sáng, và khối tâm của nó nằm đâu đó giữa Ngân hà và thiên hà khổng lồ Andromeda (tên chính thức là M31, hay Messier 31, OFO thứ 31 trong danh sách của Messier), thiên hà này nằm cách Ngân hà khoảng 2.500.000 năm ánh sáng. Do đó, chúng ta có thể ước tính khoảng cách từ Ngân hà đến rìa của Nhóm Địa phương là khoảng 4.000.000 năm ánh sáng.Trong mô hình của chúng ta, khoảng cách đó sẽ là 2.600.000.000 dặm. Nếu Mặt trời, Trái đất và Hải Vương tinh nằm thẳng hàng với Mặt trời nằm giữa Trái đất và Hải Vương tinh, và nếu Hải Vương tinh nằm ở vị trí cận nhật của nó, thì khoảng cách giữa Trái đất và Hải Vương tinh sẽ vừa đủ để biểu diễn khoảng cách từ Ngân hà đến rìa của Nhóm Địa phương.

Bản thân Nhóm Địa phương là một bộ phận của một tập hợp đám thiên hà liên kết hấp dẫn gọi là Siêu đám Virgo. Siêu đám Virgo chứa nhiều hơn một trăm đám thiên hà và Nhóm Địa phương nằm cách thành viên xa nhất thuộc Siêu đám Virgo một khoảng chừng 60 triệu năm ánh sáng. Như thế mô hình của chúng ta sẽ đặt đám thiên hà xa nhất trong Siêu đám Virgo ở cách Trái đất 40.000.000.000 dặm. Ánh sáng sẽ mất khoảng 2,5 ngày để đi hết khoảng cách đó.

Siêu đám Virgo là một trong hàng triệu siêu đám thiên hà phân bố khắp vũ trụ nhìn thấy. Những chiếc kính thiên văn lớn nhất của chúng ta cho phép chúng ta nhìn xa đến gần 14 tỉ năm ánh sáng, gần đến thời điểm Big Bang. Sử dụng mô hình của chúng ta, khoảng cách này sẽ vào khoảng 1,5 năm ánh sáng tính từ Trái đất. Vào đầu thập niên 1990, lãnh thổ của Hệ Mặt trời đã được mở rộng để bao gồm cả Đám mây Oort, một tập hợp khổng lồ gồm những vật thể băng giá ở cách Trái đất khoảng một năm ánh sáng. Những vật thể này vẫn liên kết hấp dẫn với Mặt trời, nhưng mô hình của chúng ta tiến xa hơn Đám mây Oort 50% - xấp xỉ khoảng cách đến ngôi sao gần nhất.

Vạch mức 14 tỉ năm ánh sáng biểu diễn “đầu cuối” của vũ trụ nhìn thấy. Bên ngoài điểm này, nếu định luật Hubble vẫn được nghiệm đúng, thì các vận tốc lùi ra xa vượt quá tốc độ ánh sáng, và vì thế không có cách nào để cho thông tin truyền đến từ bất kì cái gì nằm bên ngoài giới hạn này. Có lẽ có cả một địa ngục tiệc tùng gì đó đang diễn ra, nhưng chúng ta sẽ không bao giờ nhận được thiệp mời.

Bản thân vũ trụ đang giãn nở, mang theo những thiên hà xa xôi giống như sóng đại dương mang theo những vật nổi lênh đênh, và vì thế chẳng có mâu thuẫn nào để có những vận tốc lùi ra xa lớn hơn tốc độ ánh sáng. Vận tốc lùi ra xa không phải là vận tốc thật sự, bởi vì sự lệch đỏ của các thiên hà không phải chỉ do hiệu ứng Doppler, mà còn bởi vì bản thân không gian đang giãn nở, và càng ở xa chúng ta thì nó giãn nở càng nhanh. Dù với tốc độ nào, tôi chỉ hi vọng mình sống đủ lâu để chứng kiến cái ngày các nhà khoa học xác định được có cái gì nằm ngoài giới hạn ràng buộc bởi định luật Hubble hay không, hay cái chúng ta có thể nhìn thấy thật sự là có hay không.