Lý do mà không gian vũ trụ lại có màu đen?

Có nhiều người đặt ra câu hỏi rằng tại sao vũ trụ lại có màu đen, điều này được nhiều nhà khoa học lý giải bởi nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên nhìn chung thì những câu trả lời đều xoay quanh vấn đề chính là bởi sự giãn nở của không gian vũ trụ. Để có thể lý giải một cách chi tiết nhất cho người đọc hiểu về thuyết không gian vũ trụ. Chúng tôi sẽ phân tích cho các bạn rõ hơn về vấn đề trên để bạn đọc nắm được kiến thức mới về khoa học vũ trụ mà chắc hẳn nhiều người chưa được nắm bắt.

Khái quát vấn đề

Tận mắt nhìn lên bầu trời đêm hoặc chiêm ngưỡng những hình ảnh được gửi từ vũ trụ; chúng ta sẽ thấy một không gian đen kịt, thăm thẳm, được chấm phá bởi những ngôi sao sáng. Nhưng tại sao nó lại có màu đen? Tại sao không gian vũ trụ không đầy màu sắc hoặc có màu xanh giống như trên bầu trời ở Trái đất?

“Bạn sẽ nghĩ rằng có hàng tỷ ngôi sao trong thiên hà của chúng ta. Chúng phản chiếu ánh sáng, và sáng rực như khi chúng ta nhìn lên bầu trời đêm”; Tenley Hutchinson-Smith, một sinh viên tốt nghiệp ngành thiên văn và vật lý thiên văn tại Đại học California, Santa Cruz (UCSC) cho biết. “Nhưng nó thực sự rất tối”. Hutchinson-Smith cho biết mâu thuẫn này được giới vật lý và thiên văn học gọi là nghịch lý của Olbers.

Thuyết giãn nở không gian

Trong đó, hiện tượng được giải thích bằng lý thuyết giãn nở không gian – thời gian; rằng “vũ trụ của chúng ta đang giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng”. Có thể hiểu rằng ánh sáng phát ra từ mặt trời, hoặc từ các thiên hà đang giãn ra; biến thành sóng hồng ngoại, sóng vi ba, và sóng vô tuyến – thứ mà mắt người không thể nhìn thấy. Đây chính là lý do mà khoảng không gian trong vũ trụ có màu tối đen khi nhìn bằng mắt thường.

Miranda Apfel, cũng là một sinh viên tốt nghiệp ngành thiên văn và vật lý thiên văn tại UCSC; thì cho rằng nếu con người bằng một cách nào đó có thể nhìn thấy những tia cực tím hoặc tia hồng ngoại; thì bầu không gian chắc chắn sẽ tràn ngập ánh sáng.

Giải thích cho điều này là bởi các proton và electron tồn tại từ thời sơ khai của vũ trụ bị phân tán; bởi “Vụ nổ lớn” (Tên khoa học: Bigbang) vẫn đang lấp đầy tất cả không gian. Một lý do khác khiến phần không gian giữa các vì sao và giữa các hành tinh có vẻ rất tối; bởi chúng là một vùng chân không gần như hoàn hảo.

Lý giải cho hiện tượng trên

Nếu bạn chưa biết, bầu trời của Trái đất có màu xanh lam; do các phân tử cấu tạo nên khí quyển (chủ yếu bao gồm nitơ và oxy) làm tán xạ rất nhiều bước sóng màu xanh lam và tím của ánh sáng khi nhìn thấy từ Mặt trời theo mọi hướng.

Tuy nhiên trong trường hợp không có vật chất; ánh sáng sẽ truyền theo một đường thẳng đúng nghĩa từ nơi phát ra chúng. Bởi vì không gian là một chân không gần như hoàn hảo – nghĩa là nó có cực kỳ ít phân tử vật chất; nên hầu như không có “chất xúc tác” để phân tán ánh sáng tới mắt của chúng ta. Khi đó, chúng ta sẽ chỉ thấy một màu đen duy nhất.

Giả thuyết này được ủng hộ bởi một nghiên cứu vào đầu năm 2021 trên Tạp chí Vật lý Thiên văn; cho rằng không gian có thể không tối đen như chúng ta vẫn lầm tưởng. Thông qua sứ mệnh New Horizons của NASA tới Sao Diêm Vương và Vành đai Kuiper; các nhà nghiên cứu đã có thể nhìn thấy không gian vũ trụ mà không có sự can thiệp của ánh sáng từ Trái đất hoặc Mặt trời.

Tóm tắt lý do

Vũ trụ thì luôn tồn tại màu đen mặc dù có Mặt trời và hàng vạn vì sao chiếu sáng. Điều này do quy luật của ánh sáng. Tức là ta chỉ nhìn thấy được một vật trong trường hợp ánh sáng từ vật đó chiếu tới mắt ta; và hình ảnh ta thấy tương quan với kích thước của vật đó. Các ngôi sao dù nhiều và sáng đến mấy cũng cách xa nhau trong vũ trụ mênh mông; nên ta thấy vũ trụ có màu đen lốm đốm ánh sáng.

Quy luật ánh sáng này áp dụng cho cả màu sắc của các ngôi sao mà chúng ta nhìn thấy. Khi nhìn lên bầu trời đêm, ta có thể thấy các ngôi sao với nhiều màu sắc khác nhau; như vàng, cam, đỏ, trắng,…;  nhưng không thấy ngôi sao nào có màu xanh lá cây. Lý do là vì mắt người chỉ nhìn được ánh sáng có bước sóng; từ xanh lam tới đỏ và xanh lá cây có nằm trong khoảng này.

Kết luận

Song những ngôi sao màu xanh lá cây lại phát ra ánh sáng có bước sóng khác nhau; mắt con người khi tiếp nhận lại trộn những màu sắc đó lại để nhìn; giống như Mặt trời phát ra rất nhiều chùm sáng màu xanh lá cây; nhưng ta chỉ thấy một màu trắng lóa mà thôi. Đó là nguyên nhân vì sao trên vũ trụ có nhiều ngôi sao màu xanh lá cây; nhưng chúng ta lại không nhìn thấy.

Có thể khẳng định, các hiện tượng tưởng chừng như hiển nhiên lại ẩn chứa bên trong nó nhiều bí ẩn.