Nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ luôn là một trong những câu hỏi lớn nhất mà nhân loại tìm kiếm lời giải đáp. Các nhà khoa học đã sử dụng vô số phương pháp, công cụ để khám phá những bí ẩn này, tái hiện lại lịch sử vũ trụ. Tuy nhiên, đôi khi, những khám phá lại mâu thuẫn với lý thuyết, hoặc thậm chí phá vỡ nhận thức vốn có. Một trong những bí ẩn lớn nhất mà các nhà khoa học đang đối mặt chính là ngôi sao HD 140283, hay còn gọi là Methuselah, một ngôi sao có tuổi đời dường như lớn hơn cả vũ trụ.
Ngôi Sao Methuselah: Khi Tuổi Thọ Vượt Qua Vũ Trụ
HD 140283 không phải là một cái tên xa lạ với giới thiên văn học. Các nhà khoa học đã biết đến sự tồn tại của nó hơn một thế kỷ qua. Nó được chú ý bởi tốc độ di chuyển cực nhanh trên bầu trời, khoảng 1,3 triệu km mỗi giờ và cứ sau 1.500 năm, nó lại xuất hiện chớp nhoáng, tạo nên huyền thoại sao Methuselah. Tuy nhiên, một báo cáo gần đây cho thấy ngôi sao cách Trái Đất 190,1 năm ánh sáng này lại có tuổi đời lên đến 14,3 tỷ năm. Điều đáng kinh ngạc là, vũ trụ của chúng ta chỉ mới 13,8 tỷ năm tuổi. Sự chênh lệch này khiến nhiều nhà khoa học không khỏi ngỡ ngàng.
Sự chênh lệch này phần lớn do sự điều chỉnh các con số và tính toán. Sử dụng kính viễn vọng Hubble, các nhà thiên văn học xác định tuổi của ngôi sao là 14,3 tỷ năm, với sai số khoảng 800 triệu năm. Sai số này cho thấy ngôi sao có thể hình thành trong thời gian rất ngắn sau vụ nổ Big Bang. Các ước tính trước đó thậm chí còn gây sốc hơn khi định tuổi HD 140283 vào khoảng 16 tỷ năm, hơn 2 tỷ năm so với tuổi của vũ trụ. Điều này đặt ra câu hỏi: Liệu ngôi sao này được sinh ra bên ngoài vũ trụ hay chúng ta đã đánh giá thấp tuổi của vũ trụ?
Tuổi Vũ Trụ Được Xác Định Như Thế Nào?
Để trả lời câu hỏi hóc búa này, chúng ta cần hiểu rõ cách các nhà khoa học xác định tuổi của vũ trụ. Hiện nay, lý thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất là thuyết Big Bang, cho rằng vũ trụ bắt đầu từ một trạng thái cực kỳ nóng và dày đặc, sau đó giãn nở theo mọi hướng để hình thành vũ trụ như chúng ta thấy ngày nay. Quá trình giãn nở này không giống một vụ nổ thông thường mà mọi điểm trong vũ trụ đều giãn nở cùng lúc, không có một trung tâm cố định.
Theo lý thuyết này, các nhà khoa học tính tuổi của vũ trụ bằng cách đo tốc độ giãn nở của nó, được gọi là hằng số Hubble. Hằng số này mô tả tốc độ vũ trụ giãn nở bao nhiêu km mỗi giây trên mỗi megaparsec. Các nhà khoa học đo hằng số Hubble bằng cách quan sát các thiên thể khác nhau như siêu tân tinh, thiên hà, cụm thiên hà. Sau đó, họ chia hằng số Hubble cho gia tốc của vũ trụ để tính ra tuổi. Theo kết quả mới nhất năm 2013, hằng số Hubble là khoảng 67,4 và gia tốc vũ trụ là khoảng 0,7, dẫn đến tuổi của vũ trụ là khoảng 13,82 tỷ năm.
Tuy nhiên, kết quả này không hoàn toàn chính xác vì các phương pháp và dữ liệu quan sát khác nhau có thể dẫn đến các hằng số Hubble khác nhau. Ví dụ, năm 2019, một số nhà khoa học sử dụng kính viễn vọng không gian Hubble để quan sát một số ngôi sao biến quang và thu được hằng số Hubble lớn hơn, khoảng 73,4. Điều này làm rút ngắn tuổi của vũ trụ xuống còn 12,74 tỷ năm. Sự khác biệt này vượt quá giới hạn sai sót, gây bối rối cho giới khoa học.
Tuổi Của Ngôi Sao Được Xác Định Ra Sao?
Khác với tuổi của vũ trụ, tuổi của các ngôi sao có vẻ dễ xác định hơn. Vòng đời của chúng tương đối ổn định và có thể dự đoán được. Bằng cách quan sát quang phổ, độ sáng, khối lượng, nhiệt độ và các đặc điểm khác, các nhà khoa học có thể xác định loại, giai đoạn tiến hóa và tuổi của chúng.
Nhìn chung, một ngôi sao càng nặng thì tuổi thọ càng ngắn vì nó tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân nhanh hơn và cuối cùng phát nổ thành siêu tân tinh hoặc sụp đổ thành sao neutron hoặc lỗ đen. Ngược lại, ngôi sao càng nhỏ thì càng sống lâu vì tốc độ đốt nhiên liệu chậm hơn, cuối cùng trở thành sao lùn trắng hoặc nâu. Dựa trên nguyên tắc này, các nhà khoa học có thể ước tính giới hạn tuổi trên của các loại sao khác nhau. Ví dụ, Mặt Trời có tuổi thọ khoảng 10 tỷ năm, và đã tồn tại khoảng 4,65 tỷ năm.
Methuselah: Ngôi Sao Khổng Lồ Nghèo Kim Loại
Theo các nhà khoa học, Methuselah là một sao khổng lồ nghèo kim loại, có khối lượng bằng 0,8 khối lượng Mặt Trời, độ sáng khoảng 0,6 độ sáng Mặt Trời và nhiệt độ khoảng 5600 Kelvin. Bằng cách đo quang phổ và khoảng cách, các nhà khoa học đã ước tính tuổi của nó khoảng 16 tỷ năm. Kết quả này dựa trên giả định rằng nó là ngôi sao thế hệ thứ hai, tức là được cấu thành từ hydro và heli còn sót lại sau cái chết của ngôi sao thế hệ thứ nhất. Ngôi sao thế hệ thứ nhất được tạo ra từ vật chất nguyên thủy từ vụ nổ Big Bang, không có bất kỳ nguyên tố kim loại nào. Do đó, hàm lượng kim loại của Methuselah rất thấp, chỉ gấp 250 lần Mặt Trời, khiến nó trở thành một ngôi sao rất già.
Giải Thích Cho Sự Mâu Thuẫn
Vậy, làm thế nào để giải thích sự mâu thuẫn giữa tuổi của Methuselah và tuổi của vũ trụ? Câu trả lời không đơn giản. Chúng ta cần tính đến những sai sót và sự không chắc chắn trong đo lường. Việc đo tuổi của vũ trụ hay các ngôi sao đều dựa vào một số giả định, mô hình và những giả định này có thể không hoàn toàn chính xác.
Kết quả đo lường luôn có một phạm vi sai số nhất định, tức là giá trị thực có thể dao động trong một phạm vi chứ không phải một con số cố định. Khi nói Methuselah già hơn vũ trụ, thực chất chúng ta đang nói ước tính tuổi của nó lớn hơn ước tính tuổi của vũ trụ. Có thể ước tính tuổi của vũ trụ bị đánh giá thấp do các phép đo về sự giãn nở và gia tốc không chính xác, hoặc do lý thuyết về nguồn gốc vũ trụ có sai sót. Mặt khác, ước tính tuổi của Methuselah có thể bị đánh giá quá cao do các phép đo quang phổ và khoảng cách không chuẩn xác, hoặc do lý thuyết về sự tiến hóa của các ngôi sao vẫn còn nhiều điều chưa rõ. Hoặc cũng có thể cả hai ước tính đều sai do những hạn chế trong hiểu biết của chúng ta về vũ trụ và các ngôi sao.
Kết Luận
Dù lý do là gì, ngôi sao HD 140283 vẫn là một bí ẩn lớn, nhắc nhở chúng ta rằng vũ trụ còn chứa đựng vô vàn điều mà con người chưa thể khám phá hết. Việc một ngôi sao có vẻ như lớn tuổi hơn cả vũ trụ là một thách thức đối với các lý thuyết hiện hành, đòi hỏi các nhà khoa học phải tiếp tục nghiên cứu và khám phá để tìm ra câu trả lời cuối cùng.