Tìm hiểu về vũ trụ và một số hiện tượng trong vũ trụ

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày xưa, chưa có lịch ngày tháng năm, q trình sản xuất nông nghiệp, chăn nuôi, nhân dân lao động thời đại cổ biết lợi dụng tượng thiên văn để xác định thời vụ gieo trồng Trong sách cổ Trung Quốc có ghi: “Chi chịm Bắc Đẩu phía Đơng tức mùa xn, chi chịm Bắc Đẩu phía Nam tức mùa hạ, chi chịm Bắc Đẩu phía Tây tức mùa thu, chi chịm Bắc Đẩu phía Bắc tức mùa đơng” Ngư dân nhà hàng hải xưa biết quan sát chòm trời để xác định phương hướng, quan sát Mặt Trăng để nắm bắt thủy triều lên xuống, Ánh nắng sáng rực, ánh trăng dịu dàng, ánh lấp lánh, nhật thực tráng lệ Chúng đặt cho người nhiều câu hỏi nghi ngờ Rồi đến câu hỏi lớn hơn: Trái Đất mà sinh sống nào? Nó chiếm vị trí vũ trụ? Làm Mặt Trời phát tia nắng sáng rực? Ngoài Trái Đất ra, hành tinh khác có sống hay khơng? Một loạt, nhiều câu hỏi từ đời thường câu hỏi khó ln khiến người ta phải trăn trở Chính ngành Thiên văn học đời ngày phát triển mạnh mẽ Thiên văn học ngành khoa học nghiên cứu, quan sát giải thích việc, tượng, vật thể nằm Trái Đất bầu khí Nó nghiên cứu nguồn gốc, tiến hóa, chất lý hóa thiên thể trình liên quan đến chúng Ví dụ Trái Đất, Mặt Trời, hành tinh Thái Dương Hệ khác vũ trụ, vệ tinh quay xung quanh hành tinh này, vận hành phát triển chúng, SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành Vật lý đóng vai trị quan trọng môn thiên văn học, đặc biệt ngành Vật lý thiên văn dùng để giải thích q trình xảy vũ trụ định luật Vật lý Do đó, tất nhà thiên văn học có tảng vững Vật lý Tuy nhiên, Thiên văn học ngành khoa học bình dân mang tính chất gần đúng, số người nghiên cứu nghiệp dư tham gia đóng góp nhiều Là sinh viên Vật lí trường Đại Học Sư Phạm học Thiên văn đại cương kiến thức Thiên văn đại, đặc biệt vấn đề liên quan đến vũ trụ mẻ ỏi Tuy nhiên, khơng mà không thấy điểm thú vị môn học, ngược lại tơi lại thấy u thích mơn học Và kiến thức học khơng nhiều nên tơi muốn biết nhiều chưa biết, hiểu nhiều chưa hiểu Trong môn Thiên văn học mà học giảng đường, học tổng quát nguồn gốc, đặc điểm, số dạng vật chất, tượng vũ trụ, …, “Hố đen”, “vật chất tối, lượng tối” chủ đề người quan tâm nhiều năm gần Tuy nhiên tị mị thân khơng cho phép tơi dừng lại, chấp nhận với kiến thức truyền đạt Tơi muốn tìm hiểu nhiều vũ trụ chúng ta, không vũ trụ mà số phận vũ trụ tương lai trước số tượng xảy vũ trụ như: giãn nở vũ trụ, vụ va chạm thiên hà, thiên thạch, rác vũ trụ, Hố đen, vật chất tối, lượng tối – vấn đề ngày giới khoa học người u thích thiên văn tìm hiểu, nghiên cứu Chính vậy, làm khóa luận, tơi chọn đề tài: “Tìm hiểu vũ trụ số tượng vũ trụ” để tìm hiểu nhiều lịch sử hình thành phát triển vũ trụ, tìm hiểu số tượng vũ trụ, từ tìm hiểu ảnh hưởng tượng đến vũ trụ, cụ thể đến Ngân hà SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành Và mong nhận góp ý Hội đồng xét duyệt, thầy cô ý kiến bạn đọc để khóa luận hồn thiện Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu vũ trụ rộng lớn, vật chất tối, lượng tối, Hố đen số tượng xảy vũ trụ Nội dung nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu đề tài nghiên cứu vấn đề sau: + Tìm hiểu vũ trụ (các thiên hà) + Tìm hiểu vật chất tối, lượng tối + Tìm hiểu “Hố đen” ảnh hưởng đến vũ trụ + Tìm hiểu số tượng vũ trụ ảnh hưởng chúng đến Ngân hà, Trái Đất Phương pháp nghiên cứu Tra cứu, đọc xử lý thông tin thu sách, báo, Internet tài liệu có liên quan đến đề tài, có kết hợp kiến thức thiên văn vật lí học đại Trao đổi, thảo luận với bạn bè thông tin thu thập Trao đổi xin ý kiến giáo viên hướng dẫn để kiểm tra tính xác thơng tin thu thập Mục đích nghiên cứu Mục tiêu đề tài thông qua việc nghiên cứu cấu trúc vũ trụ, thuyết liên quan đến hình thành vũ trụ, số tượng, vật chất xung quanh vũ trụ, cho ta nhìn rộng lớn vũ trụ khứ, tương lai Đem lại cho người đọc thái độ thích thú hơn, quan tâm Thiên văn học Xa nưa, đề tài làm tài liệu tham khảo cho yêu thích thiên văn muốn nghiên cứu lĩnh vực SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành Kết đạt * Giới thiệu sơ lược Vũ trụ Giới thiệu sơ lược vũ trụ, thiên hà Giới thiệu sao: cấu tạo, vận động, tuổi * Giới thiệu vật chất tối, lượng tối Giới thiệu khái niệm đặc điểm vật chất tối, lượng tối Nêu số ảnh hưởng vật chất tối, lượng tối vũ trụ * Tìm hiểu, giới thiệu số tượng vũ trụ Tìm hiểu Hố đen: +Trả lời câu hỏi: Hố đen gì? +Trình bày cấu tạo hình thành Hố đen +Trình bày giả thuyết dẫn đến hình thành Hố đen Nêu mô tả tượng vũ trụ giãn nở Nêu mô tả số va chạm vũ trụ, thiên thạch, rác vũ trụ *Trình bày ảnh hưởng tượng vũ trụ đến vũ trụ đến Ngân hà Cấu trúc khóa luận gồm phần chính: Phần 1: Mở đầu Phần 2: Phần nội dung + Chương I: Cấu trúc vũ trụ + Chương II: Vật chất tối, lượng tối + Chương III: Một số tượng vũ trụ + Chương IV: Ngân hà trước số tượng vũ trụ Phần 3: Kết luận + Tài liệu tham khảo + Mục lục SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I: CẤU TRÚC VŨ TRỤ VÀ CÁC SAO [1], [5], [9], [12], [14], [15] Hình 1.1 Cấu trúc Hệ Mặt Trời Như thấy cấu trúc Hệ Mặt Trời, Trái Đất, nơi mà người sinh sống hành tinh nhỏ bé Thái Dương Hệ, Thái Dương Hệ so với vũ trụ rộng lớn mà nói, thành phần nhỏ bé mà Bởi vũ trụ bao la này, người ta thật nhỏ bé, hạt cát sa mạc mênh mông hay phân tử Hiđro lòng Mặt Trời Tuy nhiên, người có hồi bão, khát vọng mà khơng có sinh vật sánh Con người không ngừng nghiên cứu, khám phá vũ trụ để phục vụ cho sống Từ thuở sơ khai người biết nhìn xa vào vũ trụ rộng lớn Từ việc tưởng tượng vị thần ngự SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành trị cai quản vũ trụ, người ta dần khám phá thực chất lấp lánh hay Mặt Trời đỏ rực khối cầu quay Từ việc cho Mặt Trời quay quanh Trái Đất việc biết Trái Đất hành tinh khác Thái Dương Hệ, quay quanh Mặt Trời với quỹ đạo hình Elip trình nghiên cứu dài 1000 năm Quá trình nghiên cứu vũ trụ người trình cần mẫn, lâu dài, tỉ mỉ, để dần dần, từ từ, người ta nhìn xa hơn, sâu vào vũ trụ tưởng vô biên này, dự đoán cho tương lai vũ trụ, sống người Và vũ trụ rộng lớn chúng ta, vũ trụ mà người xuất có nó, người khơng chứng kiến hình thành vũ trụ lại muốn nghiên cứu vũ trụ Để làm điều người ta nhìn khứ, nhìn thời điểm mà vũ trụ bắt đầu hình thành Đã có nhiều giả thuyết hình thành vũ trụ, thuyết đối lập nhau, nối tiếp để dựng lại q trình hình thành vũ trụ Cái có sở để tồn phát triển Vũ trụ to lớn phải vậy, sở vũ trụ thuyết (đã công nhận) Trong giới hạn đề tài xin trình bày sơ lược vũ trụ thuyết nó, tìm hiểu số tượng xảy vũ trụ ảnh hưởng tượng đến Ngân hà, đến sống người sau 1.1 Sơ lược vũ trụ 1.1.1 Một số thuyết vũ trụ 1.1.1.1 Thuyết tương đối rộng – thuyết tương đối tổng quát Cơ học Newton cho tượng học liên quan đến lực xảy hệ quy chiếu quán tính, khơng nói rõ tượng khác nhiệt động lực học, điện từ học, có xảy hệ quy chiếu qn tính hay khơng Điện từ học SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành tương tác từ xảy chủ yếu chuyển động hạt mang điện Như hệ quy chiếu qn tính khác tượng điện từ xảy khác Nhiều thí nghiệm thực với hệ quy chiếu quán tính khác với mục đích tìm hệ quy chiếu qn tính mà tốc độ ánh sáng khác hẳn với tốc độ ánh sáng hệ quy chiếu quán tính khác Nhưng thí nghiệm khơng đạt kết Năm 1905 Einstein phát biểu nguyên lý tương đối bình đẳng hệ quy chiếu qn tính với hai tiên đề * Tiên đề đầu tiên: “Mọi tượng vật lý (cơ học, nhiệt động lực học, điện từ học ) xảy hệ quy chiếu qn tính” Hình 1.2 Albert Einstein (1879 - 1955) Tiên đề phương trình mơ tả tượng tự nhiên có dạng hệ quy chiếu qn tính Nó phủ định tồn hệ quy chiếu quán tính đặc biệt, hệ quy chiếu đứng yên thật Nói cách khác hệ quy chiếu qn tính hồn tồn tương đương Từ tiên đề nhà khoa học khẳng định tồn môi trường ête truyền sóng điện từ (ánh sáng) với vận tốc khác biệt hệ quy chiếu khác *Tiên đề thứ hai, theo phát biểu ban đầu Einstein: “Tốc độ ánh sáng chân không đại lượng không đổi tất hệ quy chiếu quán tính” Thực tế giả thuyết suy trực tiếp từ tiên đề Mọi phương trình vật lý không thay đổi từ hệ quy chiếu quán tính sang hệ SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành quy chiếu quán tính khác, nghĩa phương trình Maxwell bất biến, kết tiên đốn tốc độ ánh sáng phải bất biến Do giả thuyết khơng thể tiên đề, hệ tiên đề tổng quát đầu tiên, xem lý thuyết điện từ Maxwell Năm 1916 nhà vật lý người Đức - Albert Einstein - công bố thuyết tương đối rộng (thuyết tương đối tổng quát) xem lý thuyết miêu tả hấp dẫn thành công vật lý đại Thuyết tương đối tổng quát thống thuyết tương đối hẹp định luật vạn vật hấp dẫn Newton, đồng thời miêu tả lực hấp dẫn (trường hấp dẫn) tính chất hình học khơng gian thời gian Đặc biệt, độ cong khơng thời gian có liên hệ chặt chẽ trực tiếp với lượng động lượng vật chất xạ Liên hệ xác định phương trình trường Einstein, hệ phương trình đạo hàm riêng phi tuyến μυ Trong đó: +Λ μυ 8π c4 μυ (Phương trình trường Einstein) : tenxơ Einstein; : tenxơ độ cong Ricci R: độ cong vô hướng (vô hướng Ricci) : tenxơ metric Λ: số vũ trụ học G: số hấp dẫn (giống số hấp dẫn định luật hấp dẫn Newton) c: tốc độ ánh sáng chân không : tenxơ ứng suất-năng lượng SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành Hình 1.3 Ánh sáng bị bẻ cong (phát từ nguồn điểm màu xanh) gần vật thể nén đặc (có màu xám) Nhiều tiên đốn hệ thuyết tương đối rộng khác biệt hẳn so với kết vật lý cổ điển, đặc biệt đề cập đến trơi thời gian, hình học không gian, chuyển động vật thể rơi tự lan truyền ánh sáng Những khác biệt bao gồm giãn thời gian hấp dẫn, thấu kính hấp dẫn, dịch chuyển đỏ hấp dẫn ánh sáng, trễ thời gian hấp dẫn Cho tới quan sát thí nghiệm xác nhận hiệu ứng Mặc dù có số lý thuyết khác lực hấp dẫn nêu ra, lý thuyết tương đối tổng quát lý thuyết đơn giản phù hợp liệu thực nghiệm *Thấu kính hấp dẫn: Thấu kính hấp dẫn vật thể mà trường hấp dẫn làm cong tia sáng gần xuyên qua chúng Bởi nên hình ảnh nguồn xa (sao, thiên hà, …) bị biến dạng chí xuất SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành dạng số hình ảnh riêng lẻ Và có thiên thể có khối lượng lớn ngơi thiên hà có khả tạo hiệu ứng đáng kể Quasar Image A Galaxy Chandra Real Quasar Quasar Image B B A View from Chandra Hình 1.4 Sơ đồ tượng thấu kính hấp dẫn Các tia sáng bị cong photon ánh sáng, xem hạt có khối lượng Do vậy, gần vật thể hấp dẫn, quỹ đạo photon phải lệch khỏi đường thẳng Năm 1919, nhà Vật lý thiên văn Anh, Arthur Stanley Eddington người khám phá hiệu ứng thời gian quan sát tượng nhật thực toàn phần đảo Principe (Nam Phi), ông quan sát thấy xa Mặt Trời ánh sáng chúng chiếu theo đường thẳng Góc mà photon bị lệch trường hấp dẫn Mặt Trời phù hợp hồn tồn với tiên đốn thuyết tương đối Einstein Lý thuyết Einstein có nhiều ứng dụng quan trọng vật lý thiên văn Nó trực tiếp tồn lỗ đen – vùng khơng-thời gian khơng gian thời gian bị bóp méo đến mức ánh sáng khơng thể – trạng thái cuối khối lượng lớn Có nhiều nguồn xạ mạnh phát từ thiên thể mà nhà thiên văn cho lỗ đen, ví dụ, hệ đơi tia X nhân thiên hà hoạt động thể có mặt SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 10 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành CHƯƠNG IV: NGÂN HÀ TRƯỚC MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG TRONG VŨ TRỤ [1], [2], [4], [10], [13], [15] 4.1 Ảnh hưởng Hố đen Hình 4.1 Hình ảnh Hố đen hoạt động Đây hình ảnh Hố đen hoạt động, xé nát ngơi lạc đến q gần Chất khí bị vặn xoắn xung quanh Hố đen tạo thành đĩa cực nóng hợp mảnh vụn Những Hố đen khơng thể nuốt, phun tro ngồi, mảnh vụn ngơi không bị nuốt, bắn vào không gian Mặt Trời bị rơi vào hồn cảnh Và Trái Đất (là viên sỏi nhỏ so với hệ Mặt Trời) khơng có hội khỏi Các nhà thiên văn học ý đến thuộc Dải Ngân hà, xoay quanh Hố đen với tốc độ khủng khiếp, 2,5 hồn tất vịng quay Hố đen trường hợp MAXI J1659-152, có khối lượng to SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 68 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành gấp lần Mặt Trời Trong đó, ngơi thuộc dạng lùn đỏ, với trọng lượng 1/5 Mặt Trời cách Hố đen khoảng triệu km Hình 4.2 Hệ – Hố đen phát Dải Ngân hà theo Space.com dẫn tuyên bố Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) Ngôi đồng hành xoay xung quanh Hố đen với tốc độ kinh hoàng, gần gấp 20 lần tốc độ Trái Đất quay quanh Mặt Trời Do sáng hơn, phải di chuyển với tốc độ triệu km/giờ, trở thành quay nhanh phát hiện, thân Hố đen di chuyển vận tốc 150.000 km/giờ Kỉ lục trước Swift J1753.5-0127, 3,2 hoàn tất quỹ đạo quanh Hố đen Điều ta khẳng định Mặt Trời nhỏ Dải Ngân hà trở thành Hố đen Bởi lớn, với khối lượng gấp 10-15 lần khối lượng Mặt Trời tạo nên Hố đen Khi tiêu thụ hết nguồn lượng nhiệt hạch bên trong, lực hấp dẫn làm sụp đổ kéo vật chất vào tâm Khi SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 69 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành khối lượng vô lớn bị nén lại vùng khơng gian hẹp tạo nên lực hấp dẫn lớn đến mức ánh sáng khơng thể ra, Hố đen vũ trụ Mặt Trời hành tinh Dải Ngân hà khối lượng đủ lớn, nên chúng có bị sụp đổ tạo thành ngơi neutron lùn trắng Tuy nhiên khơng có khả Hố đen xuất gần hệ Mặt Trời Các nhà khoa học đặt giả thiết xảy Giả thiết việc Hố đen hình thành Dải Ngân hà mà từ chết Trong vùng khơng gian đó, nhiều ngơi nhỏ bị hút đặc lại vùng hẹp, tạo nên khối lượng lớn tiếp tục hút khác Đến đạt khối lượng định, chúng tự tạo thành Hố đen với kích thước trung bình Giả thiết thứ hai Hố đen "lang thang" vũ trụ, giả thiết Hố đen "siêu khổng lồ" Được hình thành Hố đen bình thường, chúng di chuyển lực hấp dẫn Hố đen khác giãn nở vũ trụ Trên đường chúng tiếp tục "ăn" nhỏ tăng khối lượng mình, từ tạo nên Hố đen có kích thước siêu lớn Tuy nhiên vũ trụ vô rộng lớn, nên khả Hố đen ngang qua Hệ Mặt Trời nhỏ, vài tỉ năm tới *Điều xảy Hố đen gần Hệ Mặt Trời? Nếu Hố đen thật xuất gần Hệ Mặt Trời điều cảm nhận thay đổi quỹ đạo hành tinh, mà đặc biệt Hải Vương tinh (hành tinh xa Hệ Mặt Trời) Như biết Hố đen có lực hấp dẫn lớn, nhiên có tác dụng bên mặt biên Hố đen (hay gọi chân trời kiện), cịn bên ngồi chân trời kiện lực hấp dẫn Hố đen giống ngơi bình thường Chỉ có điều khối lượng SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 70 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành Hố đen vô lớn, đồng nghĩa với lực hấp dẫn lớn gấp nhiều lần so với Mặt Trời, gây ảnh hưởng khơng nhỏ đến chuyển động hành tinh gần Một Hố đen loại nhỏ, cỡ 10 lần khối lượng Mặt Trời với tốc độ di chuyển phần nghìn tốc độ ánh sáng, khoảng cách năm ánh sáng làm Hải Vương tinh bị lệch khỏi quỹ đạo quay Tuy nhiên với Hố đen khoảng cách khoảng 1000 năm để đến Trái Đất, có thời gian để chuẩn bị, việc xây tàu vũ trụ trạm không gian chẳng hạn Sau Hố đen đến gần vành đai Hệ Mặt Trời hơn, vùng không gian đầy bụi khí thiên thạch khổng lồ, gọi đám mây tinh vân Oort Đa phần chổi Hệ Mặt Trời tạo thành từ đám mây Oort Lực hấp dẫn Hố đen làm thay đổi quỹ đạo chổi này, giống máy bắn bóng tennis Nó bắn số lượng chổi đáng kể vào Hệ Mặt Trời Trái Đất Và lúc chứng kiến trận mưa chổi bầu trời, nhiên tượng kỳ lạ báo biệu điều nghiêm trọng xảy Nếu Hố đen tiếp tục di chuyển vào bên Hệ Mặt Trời, quỹ đạo hành tinh tiếp tục bị phá vỡ bị hút vào Hố đen Sao Mộc (hành tinh lớn Hệ Mặt Trời) nạn nhân đầu tiên, khối lượng lớn nên lực hấp dẫn Hố đen lớn nhiều Hố đen kéo khí từ Mộc, tạo thành đĩa sáng khí xốy nóng Mặc dù thực tế Sao Mộc có kích thước lớn Hố đen hàng ngàn lần, Hố đen lại có khối lượng lớn hàng ngàn lần so với Mộc nên dễ dàng chiến thắng SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 71 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành Hình 4.3 Minh họa Sao Mộc bị Hố đen nghiền nát Sao Mộc bị nghiền nát thành mảnh qua chân trời kiện, đồng thời phát xạ gamma vơ mãnh liệt Sự bùng phát tia gamma làm suy giảm tầng ozon Trái Đất Sự xáo trộn tầng ozone cho phép tia cực tím lọt xuống bề mặt Trái Đất, gây nên biến đổi gen sinh vật, tàn phá lưới thức ăn ảnh hưởng đến sức khỏe người môi trường Do khối lượng Trái Đất nhỏ nên khơng bị hút vào Hố đen, khơng di chuyển lại gần Trái Đất Tuy nhiên lực hấp dẫn làm thay đổi quỹ đạo Trái Đất, xa hay lại gần Mặt Trời làm cho thời tiết khí hậu thay đổi bất thường Đồng thời gây trận động đất, núi lửa sóng thần khủng khiếp quét sống Trái Đất Tồi tệ nữa, Trái Đất bị ném thẳng vào Mặt Trời hay bị văng vào không gian quỹ đạo vô định SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 72 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành 4.2 Ảnh hưởng vụ nổ, va chạm xảy vũ trụ Theo nghiên cứu nhà khoa học, sống Trái Đất phụ thuộc lớn vào vụ nổ giải phóng xạ xảy vũ trụ Nổ tia gamma vụ nổ mạnh dội vũ trụ, xảy va chạm hai mà hậu hàng xạ giải phóng vào khơng gian Các nhà khoa học phát vụ nổ góp phần làm suy giảm tầng ozone bầu khí Sự xáo trộn tầng ozone cho phép tia cực tím lọt xuống bề mặt Trái Đất, gây nên biến đổi gen sinh vật, tàn phá lưới thức ăn dẫn đến tuyệt chủng hàng loạt sinh vật Trái Đất "Chúng thấy vụ nổ tia gamma ngắn để lại hậu nghiêm trọng so với vụ nổ dài" - Brian Thomas Đại học Washburn, Topeka, Kansas, cho biết Và, "Thời gian vấn đề quan trọng mà số lượng xạ giải phóng từ vụ nổ điều đáng ý" Các vụ nổ ngắn gây va chạm nhẹ ngơi hay lỗ đen Theo ước tính nhà nghiên cứu, 100 triệu năm xảy va chạm thiên hà Nếu vụ nổ xảy bên Dải Ngân hà ảnh hưởng xạ lên Trái Đất lâu dài Chúng khiến oxi tự nitơ va chạm số kết hợp lại thành hợp chất nitơ oxit, phá hủy tầng ozone Các nitơ lại bầu khí tiếp tục phá hủy tầng ozone mưa mang chúng SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 73 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành Hiện nhà khoa học nghiên cứu để tìm mối liên hệ tuyệt chủng nhiều sinh vật Trái Đất thời tiền sử với vụ nổ xảy va chạm ngơi thơng qua hóa thạch *Số phận Trái Đất phụ thuộc vào Mặt Trời: Trong vũ trụ có hàng trăm tỉ thiên hà thiên hà lại có hàng chục tỉ ngơi Mặt Trời "thường thường bậc trung" Dải Ngân hà, cách trung tâm Dải Ngân hà 36.000 năm ánh sáng (tốc độ ánh sáng gần 300.000 km/giây) Trong sách “Lang thang dải Ngân hà” nhà thiên văn học Việt kiều Pháp Nguyễn Quang Riệu, Nhà xuất (NXB) Văn hóa - Thơng tin có viết: “Hiện nay, Mặt Trời ngơi trạc tuổi trung niên, cịn tồn tỉ năm Sau đó, Mặt Trời nguội dần đồng thời phồng lên để biến thành “ngôi khổng lồ màu đỏ"” Hình 4.4 Vịng đời Mặt Trời Chú thích: Birth: Sinh ra; Now: Bây giờ; Gradual Warming:Ấm dần; Red Giant: Màu đỏ khổng lồ; Planetary Nebula:Tinh vân hành tinh; White Dwart: Lùn trắng; Mặt Trời "chết" biến thành lùn trắng Ngôi nặng gấp năm lần Mặt Trời "chết" biến thành thiên thể có lõi co lại đến mức electron (hạt điện tử) proton (hạt hạt nhân) bị nén liền thành hạt neutron gọi SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 74 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành neutron Chỉ nặng lần Mặt Trời, "chết" biến thành Hố đen Mặt Trời trì lùn trắng mãi Nó chiếu sáng xa cách từ từ nhiệt bên lại nguội dần Nó khơng co lại Nếu có hành tinh tồn xung quanh Mặt Trời, chúng bị đóng băng Khơng có ánh sáng Mặt Trời, sống Trái Đất chấm hết Trừ người tìm Mặt Trời khác thỏa mãn nhu cầu lượng cho sống họ di cư đến trước Mặt Trời suy sụp 4.3 Ảnh hưởng giãn nở vũ trụ Về lâu dài, vũ trụ tăng tốc giãn nở làm cho phần lớn thiên hà tách xa tới khoảng cách mà hệ sau nhìn thấy chúng khoảng khơng bao la vũ trụ trống rỗng hoang vắng Những hệ loài người sau sống vũ trụ có mật độ ngày thấp tăng tốc giãn nở vũ trụ Không gian rộng tới mức hạt vật chất kết tụ với nữa, không cấu trúc hình thành Khoảng vài chục tỉ năm nữa, Ngân hà trở thành đảo nhỏ hút đại dương vũ trụ bao la Khoảng 100 tỉ thiên hà - mà nhà khoa học với thiết bị đại phát - xa tới mức chúng biến khỏi tầm nhìn Chỉ cịn nhìn thấy khoảng vài trăm thiên hà gắn với lực hấp dẫn siêu đám Vierge, mà Ngân hà thành viên Vì lúc bầu trời cịn thiên thể nên nghiên cứu thiên văn học mà hệ sau thực hạn chế (dù khoa học kĩ thuật lúc phát triển đại tối tân hơn) *Đêm dài Sau khoảng thời gian lâu nữa, tất khơng phát ánh sáng nhìn thấy chúng cạn kiệt nguồn lượng Hydro Lúc vũ SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 75 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành trụ nằm đầy rẫy khơng phát sáng nhìn thấy Hố đen, nơtron, lùn đen Một bóng đêm dày đặc bao trùm vũ trụ thời gian 1000 tỉ năm (1012 năm) Khoảng cách trung bình thiên hà tăng từ triệu năm ánh sáng lên 20 triệu năm ánh sáng Tuy khơng phát ánh sáng nhìn thấy, thiên hà chịu tác dụng lực hấp dẫn Và lực hấp dẫn làm cho số có thêm lượng việc tăng tốc độ cho chúng số khác lượng Những có thêm lượng có vận tốc lớn thoát khỏi thiên hà, bị lượng bị rơi vào tâm thiên hà làm cho tâm thiên hà ngày đặc Và qua thời gian khoảng tỉ tỉ năm (1018 năm) ngơi rơi vào tâm thiên hà (chiếm 1% khối lượng thiên hà ban đầu) va chạm với phát sáng, trình kéo dài tỉ năm chấm dứt để tạo Hố đen khổng lồ gọi Hố đen thiên hà có khối lượng khoảng tỉ khối lượng Mặt Trời có bán kính chân trời kiện khoảng nửa bán kính hệ Mặt Trời Việc tạo thành Hố đen thiên hà biến đổi hấp dẫn thiên hà mang lại Chúng ta biết rằng, thiên hà phân bố không đồng mà tập trung thành đám gọi đám thiên hà gồm khoảng tỉ thiên hà Những thiên hà đám thiên hà giống thiên hà, số lượng, số tăng lượng Số lượng tạo thành Hố đen, lớn nhiều Hố đen thiên hà gọi Hố đen siêu thiên hà, có khối lượng gấp 1000 tỉ khối lượng Mặt Trời Việc tạo thành Hố đen siêu thiên hà hoàn tất thời điểm tỉ tỉ tỉ năm (1027 năm) Lúc vũ trụ gồm tiểu hành tinh, hành tinh Trái Đất, Hố đen cỡ vài hệ Mặt Trời, Hố đen thiên hà Hố đen siêu thiên hà SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 76 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành PHẦN KẾT LUẬN Thiên văn học môn khoa học đời sớm lịch sử loài người Tuy nhiên, giống nhiều môn khoa học khác, thiên văn học Việt Nam – nước nghèo, nơi khoa học bị chi phối quan điểm phiến diện thực dụng – thường bị đặt câu hỏi cần thiết sống Vì thiên văn học nước ta phát triển chậm, chưa theo kịp phát triển nhiều nước giới Tháng 12/2011, lần gần trở lại Việt Nam, GS Trịnh Xuân Thuận – nhà vật lý thiên văn người Mĩ gốc Việt Đại học Virginia – nhận xét thẳng thắn rằng: “Tôi nghĩ Việt Nam chưa có ngành thiên văn học Việt Nam chưa có kính thiên văn khảo cứu bầu trời, quan sát toàn vũ trụ.” Ngun nhân nhiều, có nguyên nhân nghiên cứu khoa học nói chung khoa học nói riêng Việt Nam phụ thuộc gần hoàn toàn vào ngân sách nhà nước Mà thiên văn học ngành khoa học tốn kinh phí thực hiện, khơng nhận ưu tiên Việt Nam nước phát triển, chưa có điều kiện đầu tư nhiều Tuy nhiên, người Việt Nam ln có niềm đam mê khoa học, sáng tạo, say mê nghiên cứu, có nhiều diễn đàn, hội, nhóm thiên văn nghiệp dư người yêu thích thiên văn lập nên đông đảo thành viên tham gia Hiện nay, xã hội phát triển ngày mạnh mẽ, đặc biệt khoa học kĩ thuật, với hoài bão, khát khao chinh phục lớn lao, người ngày xa hơn, sâu vào nghiên cứu vũ trụ rộng lớn thu nhiều kết Việt Nam ta, không phát triển nhiều nước giới, cho nên, việc trang bị tri thức cho hệ trẻ quan trọng, để tránh nguy bị tụt hậu Tuy dự đoán khoảng tỉ năm Mặt Trời chết, cạn kiệt nguồn lượng Trái Đất đặt tốn tìm kiếm nguồn lượng để trì sống cho lồi người Việt SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 77 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành Nam chưa đủ điều kiện sở vật chất để trực tiếp tự nghiên cứu, phụ thuộc vào nước Cho nên kiến thức thiên văn thiếu, đặc biệt hệ trẻ, cần có biện pháp để đưa kiến thức thiên văn tiếp cận với hệ trẻ, đồng thời cần khuyến khích tinh thần say mê, yêu khoa học, yêu thiên văn học, từ đưa ngành thiên văn học Việt Nam ngày phát triển Với đề tài chọn, tơi muốn tìm hiểu thêm nhiều ngành thiên văn học Tuy nhiên với giới hạn cho phép đề tài, thời gian tiến hành, điều kiện tiến hành, tơi tìm hiểu số khía cạnh vũ trụ như: tìm hiểu khái quát lịch sử hình thành vũ trụ, thiên hà; tìm hiểu sao, cấu tạo, trình tiến hóa chúng; tìm hiểu vật chất tối, lượng tối – loại vật chất, lượng chiếm đa số vũ trụ Từ đến tìm hiểu số tượng xảy vũ trụ như: giãn nở vũ trụ, thiên thạch, rác vũ trụ; tìm hiểu hình thành, cấu tạo hoạt động hố đen Cuối tìm hiểu ảnh hưởng tượng đến vũ trụ - cụ thể Dải Ngân hà nào,… Mặc dù có khơng tài liệu có đề cập đến kiến thức này, với hạn chế thời gian lần đầu thực nghiên cứu, nội dung khóa luận tơi khơng tránh khỏi sai sót, thiếu hụt kiến thức mà thân tơi chưa tìm hiểu kịp, kiến thức vũ trụ nhiều Tơi mong sao, sản phẩm làm tài liệu tham khảo cho yêu thích thiên văn, đặc biệt cho hệ sau – sinh viên khoa Vật lý khóa sau, bạn chắt lọc hay để tiếp thu, thiếu sót, tơi mong hướng cho bạn tìm hiểu Tơi hi vọng nhận góp ý, bổ sung để sản phẩm hồn chỉnh Cuối cùng, tơi hi vọng nội dung cách trình bày tơi đề tài khiến người đọc thích thú nó, từ tham gia tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện đề tài Và mong muốn xa mang lại cho hệ sau lòng say SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 78 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành mê, yêu thích thiên văn, kiến thức thiên văn vô hạn mà ước muốn chinh phục vũ trụ người khơng không tắt mà ngày lớn lên theo thời gian SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 79 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Những đường ánh sáng – Trịnh Xuân Thuận – NXB Trẻ [2] Lược sử thời gian – Stephen Hawking – NXB Trẻ [3] Thiên văn Vật lý – Astrophysics – GS.TS Nguyễn Quang Riệu – NXB Giáo Dục [4] Lang thang Dải Ngân hà – GS.TS Nguyễn Quang Riệu – NXB Văn hóa thông tin [5] Ba phút – Một cách nhìn đại nguồn gốc vũ trụ – Steven Weinberg – NXB Khoa học Kĩ thuật [6] Hành trình giải mã bí ẩn lượng tối vũ trụ – Đặng Trần Hoàng [7] Quynh Lan_Dark Matter and Dark Energy.pdf on astronomy and astrophysic, HCM city univercity of pedagogy november 21 – 25, 2011) [8] Bài giảng Vật lý thiên văn – Th.s Trương Thành – Khoa Vật lý, Trường ĐHSP Đà Nẵng * Các Wesbsite: [09] http://vi.wikipedia.org/wiki [10] http://ebooks.vdcmedia.com [11]www.bachkhoatrithuc.vn [12]www.thuvienkhoahoc.com [13] http://tailieu.vn [14] http://tusach.thuvienkhoahoc.com [15] www.physicsworld.com [16] thuvienvatly.com [17] http://thienvanhanoi.org SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 80 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Đối tượng nghiên cứu 3 Nội dung nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Kết đạt Cấu trúc khóa luận PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I: CẤU TRÚC VŨ TRỤ VÀ CÁC SAO 1.1 Sơ lược vũ trụ 1.1.1 Một số thuyết vũ trụ 1.1.1.1 Thuyết tương đối rộng – thuyết tương đối tổng quát 1.1.1.2 Thuyết BIGBANG 11 1.1.2 Thiên hà 17 1.2 Các 20 1.2.1 Cấu tạo chung 20 1.2.2 Một số vấn đề xung quanh 22 1.2.2.1 Q trình tiến hóa ngơi 22 1.2.2.2 Tuổi 27 CHƯƠNG II: VẬT CHẤT TỐI, NĂNG LƯỢNG TỐI 29 2.1 Khái niệm 29 2.1.1 Vật chất tối (dark matter) 29 2.1.2 Năng lượng tối (dark energy) 31 SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 81 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.s Trương Thành 2.2 Đặc điểm, cấu tạo vật chất tối, lượng tối 34 2.2.1 Đặc điểm, cấu tạo vật chất tối 36 2.2.1 Đặc điểm lượng tối 37 2.3 Một số nhận xét 38 CHƯƠNG III: MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG TRONG VŨ TRỤ 41 3.1 Hố đen 41 3.1.1 Hố đen gì? 41 3.1.2 Cấu tạo Hố đen 42 3.1.3 Sự hình thành Hố đen 44 3.1.4 Các loại Hố đen 46 3.2 Vũ trụ giãn nở 49 3.3 Một số va chạm vũ trụ ảnh hưởng chúng đến vũ trụ 58 3.3.1 Va chạm thiên hà 58 3.3.2 Dải Ngân hà có khả va chạm với thiên hà khác 59 3.3.3 Thiên thạch 62 3.3.4 Bùng nổ tia gamma (Gamma Ray Bursts – GRB) 65 3.3.5 Rác vũ trụ 67 CHƯƠNG IV: NGÂN HÀ TRƯỚC MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG TRONG VŨ TRỤ 68 4.1 Ảnh hưởng Hố đen 68 4.2 Ảnh hưởng vụ nổ, va chạm xảy vũ trụ 73 4.3 Ảnh hưởng giãn nở vũ trụ 75 PHẦN KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 82 ... văn tìm hiểu, nghiên cứu Chính vậy, làm khóa luận, tơi chọn đề tài: ? ?Tìm hiểu vũ trụ số tượng vũ trụ? ?? để tìm hiểu nhiều lịch sử hình thành phát triển vũ trụ, tìm hiểu số tượng vũ trụ, từ tìm hiểu. .. truyền đạt Tơi muốn tìm hiểu nhiều vũ trụ chúng ta, không vũ trụ mà số phận vũ trụ tương lai trước số tượng xảy vũ trụ như: giãn nở vũ trụ, vụ va chạm thiên hà, thiên thạch, rác vũ trụ, Hố đen, vật... tài tơi xin trình bày sơ lược vũ trụ thuyết nó, tìm hiểu số tượng xảy vũ trụ ảnh hưởng tượng đến Ngân hà, đến sống người sau 1.1 Sơ lược vũ trụ 1.1.1 Một số thuyết vũ trụ 1.1.1.1 Thuyết tương đối