Các nhà thiên văn học từ Đại học Nottingham đã thực hiện một nghiên cứu mới về lượng thiên hà trong vũ trụ và kết luận rằng những tính toán trước đây chưa đánh giá đầy đủ số lượng này. Từ dữ liệu các kính thiên văn trên Trái Đất và công thức toán học, họ ước lượng rằng số thiên hà đang tồn tại nhiều gấp 10 lần số chúng ta vẫn tưởng. Những tính toán trước đây chỉ cho thấy có khoảng 200 triệu thiên hà trong vũ trụ.

Xem xét thời gian và không gian

Để hiểu các nhà nghiên cứu đã làm như thế nào để đạt được kết quả này, chúng ta cần hiểu “vũ trụ quan sát được” (observable universe) là gì. Do vận tốc ánh sáng không đổi, con người chưa bao giờ có một cái nhìn đúng đắn về hiện thực vũ trụ trông thế nào. Khi chúng ta nghiên cứu xa hơn, chúng ta nhất thiết phải nhìn lại quá trình phát triển từ lâu của vũ trụ.

Do đó, nghiên cứu tại Nottingham không tìm hiểu hiện tại có bao nhiêu thiên hà, mà họ chỉ nghiên cứu số các thiên hà chúng ta có thể thấy được bằng các dụng cụ thiết yếu. Điều này giống như một điềm báo trước, nhưng lại là cách duy nhất chúng ta có thể quan sát vũ trụ mênh mông. Tuy nhiên, nhìn nhận lại sự phát triển của vũ trụ cũng mang lại những lợi ích nhất định.

Để kết luận, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào tỷ lệ các thiên hà được sát nhập trong toàn bộ vũ trụ. Phần lớn các thiên hà bắt đầu với kích thước nhỏ, theo thời gian sẽ phát triển qua việc sát nhập với hàng loạt thiên hà khác. Nói một cách đơn giản, do các nhà nghiên cứu quan sát các quần thể trong một thời gian dài, họ có thể so sánh mức tập trung của các thiên hà từ trước đến nay.

Các nhà khoa học nhận ra rằng các thiên hà có xu hướng tập trung lại, hình thành những cấu trúc lớn hơn, đồng thời giảm tổng các thiên hà hiện tại. Bằng cách áp dụng tỉ lệ này cho quá khứ, cũng như dự đoán những gì con người có thể nhìn thấy, các nhà khoa học đúc kết rằng các kính viễn vọng hiện tại không thể nhìn thấy các thiên hà bên ngoài bởi chúng quá xa và mờ nhạt. Điều này khiến họ gia tăng đáng kể lượng các thiên hà quan sát được.

Các thiên hà có xu hướng tập trung lại, hình thành những cấu trúc lớn hơn, đồng thời giảm tổng các thiên hà hiện tại. Ảnh: Astronomy.

Bản tìm hiểu số thiên hà này giúp chúng ta trả lời câu hỏi thế kỷ, được gọi là “nghịch lý Olbers” (Olbers’ paradox). Nếu tồn tại nhiều vì sao và thiên hà bên ngoài như vậy, tại sao chúng ta không thể nhìn thấy chúng? Với số lượng gần như không thể tưởng tượng được của các vì sao và thiên hà, bầu trời đêm ắt phải tràn ngập ánh sáng.

Tại sao chúng ta không thể nhìn thấy các thiên hà xa xôi?

Các nhà nghiên cứu cho rằng, câu trả lời nằm ở khoảng cách khổng lồ giữa chúng ta và phần lớn các thiên hà, bởi vũ trụ đang giãn nở, ánh sáng khi đến với chúng ta sẽ hứng chịu hiện tượng “Di chuyển Đỏ” (Redshift).

Tương tự hiệu ứng Doppler, khi các vật thể bên ngoài vũ trụ di chuyển càng xa chúng ta, cường độ sóng ánh sáng chúng phát ra sẽ ngày càng giảm. Khi đã đủ xa, ánh sáng dưới hiện tượng “Di chuyển Đỏ” sẽ dưới mức mà thị giác con người nhận biết, thậm chí là vượt quá khả năng các kính viễn vọng. Thêm vào đó, các thiên hà và các không gian liên sao giữa chúng sẽ bị lấp đầy bởi các hạt bụi hấp thu và lọc ánh sáng.

Một số bức xạ này xuất hiện dưới dạng ánh sáng nền, một dạng khuếch tán ánh sáng yếu dường như không có nguồn cung cấp. Trong khi đó, phần bức xạ còn lại đã biến mất trước khi đến với con người.

Kính thiên văn James Webb, được phóng vào năm 2018, có thể sẽ tìm ra những ngôi sao ngoại lệ. Nhưng cho đến lúc đó, con người vẫn phải tin vào điều này.