Mô phỏng độ phân giải cực cao một lát nhỏ của vũ trụ - nhỏ hơn một triệu lần so với proton - đã tiết lộ những cấu trúc đầu tiên từng tồn tại. Và những cấu trúc dày đặc này thật kỳ lạ, theo tờ Live Science.
Phần nghìn tỉ giây đầu tiên sau vụ nổ Big Bang, vũ trụ là một nơi nóng, nhiều nước, được đốt nóng đến hơn một nghìn tỉ độ C. Mặc dù các nhà khoa học không thể quan sát trực tiếp khoảnh khắc này, nhưng họ có thể tái tạo lại nó bằng cách sử dụng mô phỏng máy tính với độ phân giải cực cao.
Richard Easther - giáo sư vật lý tại Đại học Auckland, New Zealand - và các đồng nghiệp đã có bài báo mô tả những mô phỏng này trên tạp chí Physical Review D hồi cuối tháng 3.
Các mô phỏng mới, chi tiết hơn bao giờ hết, cho thấy lực hấp dẫn đã khiến các hạt lượng tử được gọi là "những khối phình to" kết hợp với nhau như thế nào. Theo kết quả lần đầu tiên, cách thức những khối này hình thành các cấu trúc phức tạp và dày đặc, nặng từ vài gam đến 20kg - nặng hơn một con tem bưu chính nhưng nhẹ hơn một con chó đực - tập hợp trong một không gian nhỏ hơn một hạt cơ bản.
Các mô phỏng lần đầu tiên cho thấy đủ chi tiết để các nhà khoa học có thể giải mã phạm vi kích thước và hình dạng của những cấu trúc sơ khai này. Giáo sư Richard Easther cho biết, kết quả này phù hợp với một mô hình lý thuyết đơn giản đã gần 40 năm tuổi.
"Chúng tôi đang khám phá ra giai đoạn vô cùng phức tạp trong vũ trụ sơ khai, mà chỉ mới bắt đầu được hiểu đúng đắn" - giáo sư Easther nói.
Các thí nghiệm mô phỏng thời điểm cuối của hiện tượng "vũ trụ giãn nở" (inflation) - thời kỳ phình to của vũ trụ trong vũ trụ ban đầu với tốc độ nhanh hơn ánh sáng. Vào thời điểm sau vụ nổ Big Bang chỉ một phần nghìn tỉ giây này, vũ trụ chỉ chứa năng lượng và các luồng khí - một loại vật chất lượng tử hình thành từ trường năng lượng lấp đầy toàn bộ không gian sau vụ nổ Big Bang.
Các nhà vật lý cho rằng, các cấu trúc phình to được thấy trong các mô phỏng là kết quả của những dao động trong trường năng lượng đó ngay sau vụ nổ Big Bang. Cũng chính trường này có khả năng đã tạo ra các cấu trúc thiên hà quy mô lớn được thấy trong vũ trụ ngày nay cách hàng tỉ năm ánh sáng.
Các cấu trúc được thấy trong những mô phỏng có thể không tồn tại lâu, vì chúng có thể biến thành các hạt cơ bản trong vòng một phần giây. Nhưng với mật độ dày đặc của chúng - dày đặc hơn 100.000 lần so với không gian xung quanh - các chuyển động và tương tác của chúng có thể đã tạo ra những gợn sóng trong cấu trúc của không-thời gian được gọi là sóng hấp dẫn.
Các mô phỏng mới sẽ giúp các nhà khoa học tính toán chính xác mức độ lớn của các sóng hấp dẫn đó, điều này sẽ giúp các thí nghiệm trong tương lai tìm kiếm những gợn sóng tương tự trong vũ trụ.
Các khối nhỏ cũng có thể sụp đổ dưới trọng lượng của chính chúng, tạo ra những hố đen đầu tiên của vũ trụ, được gọi là hố đen nguyên thủy. Một số nhà khoa học cho rằng những hố đen như vậy có thể là ứng cử viên cho vật chất tối - chất bí ẩn mà chưa ai trực tiếp nhìn thấy nhưng lại tạo nên 85% vật chất trong vũ trụ ngày nay.
Các nhà vật lý không nhìn thấy bất kỳ hố đen nào trong các mô phỏng của họ, nhưng họ dự định chạy các mô phỏng lâu hơn, chi tiết hơn trong tương lai để có thể hiển thị các vật thể như vậy.
"Các hố đen nguyên thủy là một khả năng hấp dẫn vào thời điểm này. Vì một số hố đen nguyên thủy vẫn tồn tại trong vũ trụ ngày nay, việc tìm ra một hố đen có thể giúp xác minh mô hình của các nhà khoa học về những khoảnh khắc ban đầu này trong giai đoạn sơ khai của vũ trụ" - giáo sư Easther cho hay.
