Buzz
Nếu chúng ta chỉ có thể nhìn thấy khoảng 3% của vũ trụ, làm thế nào chúng ta có thể ước lượng tổng số thiên hà trong đó?
Dù câu hỏi này có vẻ đơn giản, thực tế lại rất phức tạp. Một trong những thách thức lớn là ngay cả với những kính viễn vọng tiên tiến nhất, chúng ta chỉ quan sát được một phần rất nhỏ của vũ trụ.
'Vũ trụ quan sát được chỉ là phần mà ánh sáng đã có thể đến được với chúng ta,' Kai Noeske, nhà vật lý thiên văn hiện đang làm việc tại Cơ quan Vũ trụ châu Âu, giải thích với Live Science.
Dù vũ trụ đã tồn tại 13,8 tỷ năm, phần vũ trụ quan sát được kéo dài xa hơn 13,8 tỷ năm ánh sáng theo mọi hướng. Điều này là do vũ trụ đang giãn nở và ánh sáng đã bắt đầu hành trình từ khi vũ trụ còn nhỏ hơn nhiều.
'Hiện tại, kích thước tổng cộng của vũ trụ theo mỗi hướng khoảng 46 tỷ năm ánh sáng,' Noeske cho biết.
Phần vũ trụ mà chúng ta có thể quan sát chỉ chiếm một phần rất nhỏ của toàn bộ vũ trụ. 'Chúng ta chỉ có thể nhìn thấy khoảng 3% của vũ trụ,' Pamela Gay, nhà khoa học cấp cao tại Viện Khoa học Hành tinh, chia sẻ với Live Science.
Một khó khăn khác trong việc ước lượng tổng số thiên hà là số lượng thiên hà quá lớn. Các nhà khoa học chỉ có thể đưa ra con số ước tính bằng cách quan sát các khu vực nhỏ của vũ trụ và suy luận từ đó.
'Chúng ta quan sát một phần nhỏ của bầu trời, đếm tất cả các thiên hà trong khu vực đó, rồi nhân lên theo diện tích của bầu trời,' Gay giải thích.
Tuy nhiên, ngay cả phương pháp này cũng có hạn chế. 'Chúng ta định nghĩa một thiên hà như thế nào?' Noeske đặt câu hỏi. Có những thiên hà khổng lồ, nặng gấp 10 lần Dải Ngân Hà của chúng ta, và cũng có những thiên hà nhỏ hơn nhiều, bao gồm cả các thiên hà lùn.
Để ước lượng chính xác, các nhà khoa học cần xác định một ngưỡng khối lượng tối thiểu để định nghĩa một thiên hà là gì.
'Nếu chúng ta đặt ngưỡng khối lượng và cố gắng làm điều này thật bảo thủ, ví dụ như một triệu khối lượng mặt trời, chúng ta ước lượng rằng số lượng thiên hà trung bình trong vũ trụ từ khi bắt đầu đến nay khoảng từ 1 đến 2 nghìn tỷ,' Noeske cho biết. Các nhà khoa học tin rằng đã từng có nhiều thiên hà hơn trong vũ trụ thời kỳ đầu so với hiện tại, vì vậy con số này là ước tính trung bình theo thời gian.
Tuy nhiên, những phát hiện gần đây đã thách thức các ước tính này. 'Những kết quả này đến từ kính viễn vọng Hubble — và hiện tại, kính viễn vọng James Webb đang bắt đầu cung cấp thêm thông tin — nhưng tất cả đều nằm gần Trái Đất, trong hệ Mặt Trời của chúng ta, và bị ảnh hưởng bởi ánh sáng từ hệ Mặt Trời,' Gay cho biết. 'Chúng ta có một tàu vũ trụ với camera đã vượt ra ngoài tất cả các nguồn sáng trong hệ Mặt Trời, đó là tàu New Horizons.'
Trong một nghiên cứu năm 2021, camera trên tàu New Horizons đã được sử dụng để đo tổng lượng ánh sáng trong các khu vực khác nhau của bầu trời và ước tính số lượng thiên hà cần thiết để tạo ra lượng ánh sáng đó.
'Khi ra ngoài phạm vi ánh sáng của hệ Mặt Trời, họ nhận thấy rằng chúng ta không cần nhiều thiên hà như tưởng tượng,' Gay chia sẻ. 'Vì vậy, ước tính của họ đưa ra con số khoảng 200 tỷ, thậm chí có thể chỉ 100 tỷ thiên hà trong phần vũ trụ quan sát được.'
'Do đó, số lượng thiên hà trong vũ trụ quan sát được có thể dao động từ 2 nghìn tỷ ở mức cao nhất và 100 tỷ ở mức thấp nhất,' bà bổ sung thêm.
Nếu giả định rằng phần vũ trụ quan sát được chỉ chiếm 3% toàn bộ vũ trụ, chúng ta có thể nhân con số này để ước lượng tổng số thiên hà trong vũ trụ. Tuy nhiên, nếu chúng ta đang quan sát ít hơn so với dự đoán, thì tổng số thiên hà sẽ thấp hơn.
Tuy nhiên, vì chúng ta chưa biết kích thước chính xác của vũ trụ, các ước tính này vẫn còn nhiều mơ hồ. 'Nếu vũ trụ là vô hạn, bạn sẽ có vô số thiên hà,' Gay kết luận.
