Mô hình hoàn toàn mới giải thích nguồn gốc của Big Bang

(Dân trí) - Chúng ta vẫn cho rằng vũ trụ khởi đầu bằng Vụ Nổ Lớn, nhưng cái gì gây ra sự kiện này thì chưa có cách giải thích nào đủ thuyết phục. Một mô hình mới có thể đã trả lời được câu hỏi này.

Lý thuyết giãn nở vũ trụ giải thích vũ trụ bắt đầu bằng một vụ Big Bang, nhưng chưa ai biết điều gì đã gây ra Big Bang (ảnh: Gremlin/ Getty Images).

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã dựa vào lý thuyết giãn nở vũ trụ để giải thích cách vũ trụ bắt đầu và vì sao nó trông như ngày nay. Lý thuyết này cho rằng, chỉ vài giây sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang), vũ trụ đã giãn nở với tốc độ không thể tưởng tượng được.

Mặc dù được nhiều người ủng hộ, lý thuyết này vẫn gặp một vấn đề then chốt: không ai biết chính xác điều gì đã gây ra Big Bang. Nhiều giả thuyết được đưa ra, song cho đến nay vẫn chưa có lời giải chứng minh thuyết phục.

Từ đó, một nhóm nhà nghiên cứu đã quyết định tìm lời giải cho nguồn gốc của vũ trụ ở mức cơ bản nhất. Họ đưa ra một ý tưởng táo bạo: sóng hấp dẫn có thể chính là chìa khóa mở ra Big Bang.

Nghiên cứu được công bố tháng 7/2025 trên Tạp chí Đánh giá Vật lý (Physical Review) của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ, với tiêu đề “Giãn nở không cần giãn nở”. Công trình do bốn nhà khoa học thực hiện, nhằm đề xuất một mô hình Vụ Nổ Lớn mới có thể lý giải sự hình thành của vũ trụ mà không cần dựa vào giả định về hạt vật chất bí ẩn.

Vũ trụ có thể kết thúc bằng ba giả thuyết: đóng băng, xé nát, co lại (Video: Space).

Theo nhóm nghiên cứu, những gợn sóng nhỏ trong không - thời gian, được gọi là sóng hấp dẫn, có thể đã tạo ra các dao động ban đầu, từ đó hình thành nên thiên hà và các ngôi sao.

Các phép tính cho thấy quá trình này phù hợp với dữ liệu quan sát thiên văn, đồng thời giải thích được sự chuyển đổi từ giai đoạn giãn nở nhanh chóng sang thời kỳ bức xạ tràn ngập năng lượng của vũ trụ như chúng ta biết ngày nay.

Tóm lại, mô hình này mang đến khả năng lý giải hiện tượng giãn nở vũ trụ mà không cần giả định về bất kỳ loại hạt mới nào, mở ra một hướng tiếp cận hoàn toàn khác trong việc hiểu về khởi nguồn của vũ trụ.

Mô hình này ra đời như thế nào?

Nhà nghiên cứu Daniele Bertacca nói rằng quá nhiều sự linh hoạt trong khoa học có thể khiến cho các nhà khoa học khó xác định liệu một mô hình có dự đoán được điều gì không hay chỉ tiếp thu một kinh nghiệm dựa trên dữ liệu quan sát được, và ưu điểm của mô hình mới chính là sự đơn giản và không có các tham số tự do “mới là chìa khóa” (ảnh: Triff/Shutterstock).

Các nhà khoa học đã lựa chọn hướng đi khác biệt khi chuyển sang vật lý lượng tử thay vì tiếp tục dựa vào các mô hình vũ trụ học truyền thống. Họ tập trung vào việc lý giải cách những gợn sóng cực nhỏ trong không-thời gian, hay còn gọi là sóng hấp dẫn, có thể tự nhiên tạo ra các dao động mật độ - yếu tố hình thành nên cấu trúc vũ trụ hiện nay.

Những gợn sóng này, theo nhóm nghiên cứu, có thể là hiệu ứng bậc hai của chính sóng hấp dẫn, rồi dần trở nên phổ biến, góp phần định hình nên các vì sao, thiên hà và mọi thứ chúng ta quan sát thấy trên bầu trời đêm.

Đồng thời, họ cũng xem xét sự bất ổn nội tại của vũ trụ sơ khai và đưa ra giả thuyết rằng vũ trụ có thể đã tồn tại lâu gấp đôi so với ước tính hiện nay. Chính sự bất ổn đó, theo nhóm nghiên cứu, có thể là nguyên nhân khiến quá trình giãn nở kết thúc, đưa vũ trụ chuyển sang trạng thái tràn ngập bức xạ, như những gì chúng ta thấy ngày nay.

Giáo sư Daniele Bertacca (Đại học Padova, Italy), đồng tác giả của công trình, cho rằng: “Lý thuyết dựa trên sóng hấp dẫn thay vì vũ trụ giãn nở có thể chính là chìa khóa để giải mã nguồn gốc của vũ trụ”.

Ý nghĩa đối với các mô hình Vụ Nổ Lớn trong tương lai

Nếu các quan sát và nghiên cứu trong tương lai tiếp tục khẳng định tính chính xác của mô hình mới này thì nó sẽ là phát hiện mang tính bước ngoặt trong hiểu biết của chúng ta về thuyết Vụ Nổ Lớn và nguồn gốc của vũ trụ (ảnh: Rbkomar/Getty Images).

Nhóm nghiên cứu cho biết, mô hình mới tập trung vào những gợn sóng trong không -  thời gian. Các dao động này có thể đã khởi nguồn cho sự hình thành của các thiên hà và cấu trúc vũ trụ, đồng thời vẫn phù hợp với những gì con người quan sát được ở vũ trụ ngày nay.

Nếu các quan sát và dữ liệu trong tương lai tiếp tục xác nhận tính đúng đắn của mô hình này, đây có thể sẽ là phát hiện mang tính bước ngoặt trong việc hiểu về thuyết Vụ Nổ Lớn (Big Bang) và nguồn gốc của vũ trụ.

Giáo sư Raúl Jiménez, Trường Đại học Barcelona (Tây Ban Nha), trưởng nhóm nghiên cứu, nhấn mạnh rằng chính sự kết hợp giữa hiểu biết sâu sắc về lực hấp dẫn và vật lý lượng tử đã giúp củng cố tính khả thi của mô hình. Theo ông, lý thuyết mới này không cần giả định về hiện tượng giãn nở vũ trụ, mà vẫn đủ khả năng giải thích các cấu trúc hiện có.

“Mô hình được xây dựng một cách tối giản, rõ ràng, cung cấp khuôn khổ vững chắc cho các phép thử và dự đoán trong tương lai", ông nói.

Giáo sư Daniele Bertacca (Đại học Padova, Italy) bổ sung rằng mô hình này có giá trị đặc biệt đối với lĩnh vực vũ trụ học.

Ông cho biết: “Giống như mọi mô hình lý thuyết khác, chúng tôi cần xác nhận nó bằng các phép đo và quan sát có thể kiểm chứng, từ dữ liệu thí nghiệm trên Trái Đất đến các quan sát không gian. Những gợn sóng hấp dẫn này tương tác, gia tăng độ phức tạp theo thời gian và tạo ra các dự đoán có thể đối chiếu với dữ liệu thực tế”.

Nguồn: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/mo-hinh-hoan-toan-moi-giai-thich-nguon-goc-cua-big-bang-20251024000138373.htm