Khái quát về sự hình thành vũ trụ

Vũ trụ là nơi chứa đựng toàn bộ những gì mà con người từng biết đến. Nó bao gồm toàn bộ lượng vật chất, năng lượng, không gian và thời gian hay bất cứ thứ gì mà bạn có thể tưởng tượng ra.

Theo mô hình vũ trụ học Big Bang (vụ nổ lớn), vũ trụ khởi đầu từ cách đây khoảng 13,8 tỉ năm, từ một vụ nổ có tên là Big Bang, không ngừng dãn nở và tiến hóa cho đến tận ngày nay. Những giai đoạn đầu của vũ trụ bao gồm:

• Kỷ Planck (Planck Epoch) diễn ra trong 10 mũ -43 giây đầu tiên của vũ trụ đây là thời điểm mà mọi định luật vật lý hiện tại đều không thể được áp dụng vì nhiệt độ của vật chất lúc này quá cao
• Kỷ Lạm Phát hay Kỷ Nở Rộng (Inflationary Epoch) diễn ra từ vụ nổ Big Bang đến khoảng 10 mũ -32 giây đầu tiên. Trong khoảng khắc siêu ngắn khổng lồ này, toàn bộ vật chất và năng lượng được nén lại tại một điểm kì dị có kích thước hạ nguyên tử, hay một phần một tỉ lần kích thước hạt nhân nguyên tử. Độ đậm đặc và nhiệt độ tại đây đạt đến vô hạn rồi bỗng chốc giãn nở về mọi phía với vận tốc lớn hơn nhiều lần so với vận tốc của ánh sáng. Từ 1 điểm kỳ dị cực nhỏ, thể tích vũ trụ tăng lên gấp 10 mũ 78 lần, tức là khoảng 10,8 năm ánh sáng hay 100 nghìn tỉ Km để cho bạn dễ hình dung.

Cần lưu ý là sau Kỷ Lạm Phát, vũ trụ vẫn giãn nở nhưng với tốc độ nhỏ hơn rất nhiều và chậm dần trong khoảng 9,8 tỉ năm sau đó, tốc độ này mới tăng dần trở lại khoảng 4 tỉ năm gần đây.

Khoảng 1 pico giây sau Big Bang, vũ trụ lúc này đã nguội vừa đủ để các hạt hạ nguyên tử hình thành với 1 lượng cân bằng giữa vật chất và phản vật chất, chúng tiếp xúc và triệt tiêu nhau tạo ra một lượng năng lượng siêu to khổng lồ cùng một lượng cực nhỏ vật chất dư thừa. Lượng vật chất dư thừa cực nhỏ kia chính là nguyên liệu để cấu thành nên vạn vật trong vũ trụ sau này.

Một giây sau Big Bang, nền Neutrino của vũ trụ (Cosmic Neutrino Background) được hình thành . Đây cũng là thời kỳ mà mà người ta cho rằng những hố đen nguyên thủy (Primordial Black Holes)- một dạng hố đen giả tưởng chỉ có khối lượng bằng tế bào trứng người, được hình thành. Cùng lúc đó, những hợp chất hạ nguyên tử gồm Proton và Neutron bắt đầu xuất hiện.

Sau 2 phút, vũ trụ lúc này đã đủ điều kiện để các phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra các Proton và Neutron được tổng hợp thành những nguyên tố nặng hơn.

20 phút sau Big Bang, vũ trụ đã không còn đủ nóng cho sự tổng hợp hạt nhân nhưng lại quá nóng để các nguyên tử trung tính tồn tại hoặc để ánh sáng truyền đi xa, từ đó hình thành trạng thái Plasma mờ đục của vũ trụ.

Sau 100.000 năm những phân tử đầu tiên trong vũ trụ được hình thành.

377.000 năm sau Big Bang, vũ trụ nguội đi đủ để các nguyên tử trung tính ( trung hòa về điện) được hình thành, ánh sáng cũng đã có thể truyền đi xa. Hình thành các nguyên tử mới, chủ yếu là Hidro và Heli, chúng giải phóng Photon và nhanh chóng đạt tới trạng năng lượng thấp nhất.

Từ 377.000 đến 1 triệu năm sau Big Bang tuy đã không còn mờ đục do ánh sáng đã có thể truyền đi xa nhưng vẫn được gọi là Kỷ Nguyên Tăm Tối hay Dark ages bởi vũ trụ lúc này vẫn chưa tồn tại những cấu trúc có khả năng sản sinh ánh sáng như sao, thiên hà,… Trong thời kỳ này nhiệt độ của vũ trụ tiếp tục giảm đi (từ 3.726 độ C xuống còn -213,15 độ C).

200 triệu năm đến 500 triệu năm sau Big Bang, Vũ trụ chào đón sự ra đời của những thế hệ sao và thiên hà đầu đầu tiên. Mặc dù có khối lượng gấp từ 100 đến 300 lần khối lượng mặt trời, những ngôi sao này đa phần chỉ tồn tại trong khoảng vài triệu năm trước khi cạn kiệt hidro và phát nổ. Tồn tại ngắn ngủi là thế nhưng những vụ nổ siêu tân tinh từ những ngôi sao đầu tiên đã tạo ra hầu hết những nguyên tố mà con người từng biết đến. Cũng trong giai đoạn này, những chòm, cụm thiên hà và siêu thiên hà được hình thành, ánh sáng từ những ngôi sao, chuẩn tinh và thiên hà lùn được truyền đi khắp nơi trong vũ trụ, xua tan dần đi Kỷ Tăm Tối trong khoảng 1 tỉ năm sau Big Bang. Các nhà khoa học cũng cho rằng khoảng 12,8 tỉ năm trước, vũ trụ đã khá là giống với vũ trụ ở thời điểm hiện tại hay thậm chí là vài tỉ năm tới.

Tuy nhiên, không có khẳng định nào chính xác rằng vũ trụ thực sự khởi đầu từ vụ nổ Big Bang, song thuyết vụ nổ lớn hay Big Bang lại được cho là thuyết phục và phổ biến rộng rãi nhất.