Kể từ vụ nổ Big Bang, vật chất trong vũ trụ đã được phân bố khắp không gian và thời gian. Tuy nhiên, do các thiên hà được hình thành ở những thời điểm khác nhau và có khối lượng ban đầu khác nhau nên lực hấp dẫn của các thiên hà cũng khác nhau.
Nếu chúng ta thực hiện một cuộc điều tra về sự phân bố của các thiên hà trong vũ trụ, chúng ta sẽ thấy rằng ở một số khu vực nhất định, số lượng thiên hà tập trung ở đó rất lớn và những khu vực này thường tỏa sáng rực rỡ, trong khi đó một số khác lại rải rác trong các nhóm thiên hà, giống như những ngôi nhà tại vùng ngoại ô thành phố.
Trong vũ trụ quan sát được với đường kính 93 tỷ năm ánh sáng, quả thực có một số vùng thời gian không phải là lỗ đen nhưng trong vùng không-thời gian này không có ngôi sao hay hành tinh, vật chất tối và năng lượng tối cũng không tồn tại. Và nó thường được ví von là những vùng hư vô hay khoảng trống của vũ trụ.
Khoảng trống Boötes là một vùng không-thời gian có đường kính gần 250 triệu năm ánh sáng, chứa rất ít thiên hà. Nó là khoảng trống lớn nhất mà chúng ta từng biết đến trong vũ trụ. (Ảnh: ZME)
Vùng không-thời gian này được gọi là khoảng trống vũ trụ
Khoảng trống gần Trái đất nhất hiện nay là khoảng trống Boötes cách chúng ta 700 triệu năm ánh sáng, bên trong nó không có ngôi sao nào và mọi thứ hoàn toàn chìm trong bóng tối, phạm vi hoạt động của nó rộng lớn tới mức đáng kinh ngạc là 250 triệu năm ánh sáng - trong khi đường kính của Dải Ngân hà chỉ là 180.000 năm ánh sáng; đường kính của Hệ Mặt trời chỉ có 2 năm ánh sáng. Nói cách khác, nếu Hệ Mặt trời nằm ở trung tâm của khoảng trống Boötes, các nhà thiên văn học có thể sẽ cảm thấy rằng chỉ có một thiên hà trong vũ trụ: Thiên hà Hệ Mặt trời.
Vật chất quá khan hiếm trong khoảng trống Boötes. (Ảnh minh họa: Zhihu).
Bởi vì vật chất quá khan hiếm trong khoảng trống Boötes có đường kính 250 triệu năm ánh sáng, nhiều người đam mê khoa học viễn tưởng sẽ cảm thấy rằng khoảng trống Boötes dường như không được hình thành một cách tự nhiên, như thể một lực nào đó đã cưỡng bức dọn sạch 250 triệu năm ánh sáng đó. Trong khi đó những người theo thuyết âm mưu lại cho rằng khoảng trống kỳ lạ này là kết quả chiến tranh ngoài hành tinh, chắc hạn như cuộc chiến giữa hai nền siêu văn minh thời cổ đại, cuối cùng đã tạo ra không gian này mà không có bất kỳ vật chất nào.
Tất nhiên, cộng đồng khoa học chắc chắn sẽ không tán thành với những phỏng đoán vô căn cứ này, vì vậy việc nghiên cứu khoảng trống Boötes vẫn phải dựa trên các phương pháp phát hiện khoa học.
Trung tâm của khoảng trống Boötes cách Trái đất xấp xỉ 700 triệu năm ánh sáng. (Ảnh: Zhihu).
Trong bản đồ bức xạ nền vi sóng phản chiếu toàn bộ vũ trụ, khoảng trống Boötes hầu như không có vật chất trong đó nên nhiệt độ của nó thấp hơn đáng kể so với không-thời gian xung quanh, để lại một điểm lạnh màu xanh lam trên bản đồ bức xạ nền vi sóng. Trong tương lai, nếu phi thuyền của văn minh nhân loại vô tình đi vào khu vực này, thì nó sẽ giống như việc một con kiến rơi xuống Thái Bình Dương, người trên phi thuyền sẽ mất hết nguồn sáng, không thể tiếp cận những ngôi sao có thể bổ sung nhiên liệu nhiệt hạch hạt nhân.
Màn đêm vô tận với đường kính 250 triệu năm ánh sáng giống như một bức tường khổng lồ không thể vượt qua trong vũ trụ, đối với bất kỳ nền văn minh nào chưa làm chủ được công nghệ tàu vũ trụ siêu nhẹ hay công nghệ di chuyển qua lỗ sâu thì khoảng không-thời gian này là không thể vượt qua, và nó có thể ngăn chặn sự mở rộng của hầu hết các nền văn minh.
Hạt giống của khoảng trống Boötes có khả năng đã hình vào thời điểm bắt đầu vụ nổ Big Bang. (Ảnh minh họa: Science Alert).
Khoảng trống Boötes hình thành như thế nào?
Các nhà vũ trụ học tin rằng hạt giống của khoảng trống Boötes có khả năng đã hình vào thời điểm bắt đầu của vụ nổt Big Bang. Sau đó, khi vũ trụ tăng tốc giãn nở, khoảng trống Boötes ngày càng lớn hơn, cuối cùng hình thành đường kính mà chúng ta thấy ngày nay.
Lý thuyết Vụ nổ lớn tin rằng vũ trụ của chúng ta bắt nguồn từ một vụ nổ gây ra bởi biến động lượng tử, và trước Vụ nổ lớn, sự nhiễu loạn lượng tử trong trường xác định rằng phải có một số khoảng trống tương đối trống bên trong các hạt của Vụ nổ lớn. Với vụ nổ ở giai đoạn đầu của Vụ nổ lớn, những không gian này phát triển thành khoảng trống vũ trụ và khoảng trông Boötes chỉ là một trong số đó.
Tất nhiên, cũng có giả thuyết cho rằng khoảng trống Boötes có đường kính 250 triệu năm ánh sáng không được hình thành một cách tự nhiên mà bao gồm nhiều khoảng trống nhỏ hợp nhất trong quá trình giãn nở của vũ trụ, giống như các lỗ đen sẽ ăn thịt lẫn nhau để hình thành các lỗ đen lớn hơn.
Khoảng trống Boötes có thể đã được hình thành từ sự sáp nhập của các khoảng trống nhỏ hơn, như nhiều bong bóng xà phòng kết hợp lại để tạo thành bong bóng lớn hơn. (Ảnh: Zhihu).
Hiện tại chúng ta thậm chí cũng đang ở trong một khoảng trống, nhưng khoảng trống này quá lớn để chúng ta có thể nhận thấy - Dải Ngân hà thuộc Siêu đám Laniakea, nơi chứa khoảng 100.000 thiên hà. Nó có vẻ đủ lớn, nhưng khi mở rộng quy mô sang trạng thái vĩ mô hơn, Siêu đám Laniakea chỉ là một điểm được bao quanh bởi các lỗ hổng.
Điều chắc chắn bây giờ là trong một thời gian dài trong tương lai, những khoảng trống trong vũ trụ sẽ là những bức tường ngăn cản nền văn minh nhân loại quan sát vũ trụ, nền văn minh nhân loại có thể không bao giờ biết được đằng sau những khoảng trống đó là gì và cũng sẽ không có cơ hội vượt qua những lỗ hổng này - một vùng có đường kính hàng trăm triệu năm ánh sáng, một vùng tối không có nguồn cung cấp năng lượng bên trong.