Vũ trụ rộng lớn luôn là đề tài hấp dẫn thu hút trí tò mò của nhân loại. Một trong những câu hỏi khiến các nhà khoa học không ngừng tìm hiểu chính là: Có bao nhiêu thiên hà trong vũ trụ? Câu hỏi này không chỉ liên quan đến quy mô vũ trụ mà còn hé lộ lịch sử hình thành của nó.
Khái niệm thiên hà là gì?
Thiên hà là một hệ thống khổng lồ gồm hàng tỷ ngôi sao, cùng với khí, bụi vũ trụ, các hành tinh, vật chất tối và năng lượng, tất cả được liên kết với nhau bởi lực hấp dẫn. Thiên hà là những cấu trúc cơ bản tạo nên vũ trụ mà chúng ta đang sống. Mỗi thiên hà có thể tồn tại độc lập hoặc tương tác với các thiên hà khác.
Ví dụ nổi bật nhất là Ngân Hà (Milky Way) – thiên hà chứa Hệ Mặt Trời của chúng ta. Ngoài Ngân Hà, vũ trụ còn tồn tại vô số thiên hà khác với các hình dạng khác nhau như: xoắn ốc, hình elip, hay bất định hình.
Thiên hà không chỉ là nơi tập trung các vì sao, mà còn là đầu mối nghiên cứu quan trọng để hiểu rõ hơn về sự hình thành, tiến hóa của vũ trụ và khả năng tồn tại sự sống ngoài Trái Đất.
Có bao nhiêu thiên hà trong vũ trụ?
Theo các quan sát và ước tính hiện đại, vũ trụ có thể chứa khoảng 100 tỷ đến hơn 2.000 tỷ thiên hà. Con số này không cố định mà liên tục được điều chỉnh khi công nghệ quan sát vũ trụ phát triển, đặc biệt là nhờ các kính thiên văn hiện đại như Hubble và James Webb.
Khi kính thiên văn Hubble quan sát "vùng trời sâu", nó đã phát hiện ra hàng ngàn thiên hà chỉ trong một khu vực rất nhỏ của bầu trời. Điều này khiến các nhà khoa học tin rằng toàn bộ vũ trụ có thể chứa gấp nhiều lần số thiên hà từng ước lượng trước đó.
Tuy nhiên, vì vũ trụ vẫn đang mở rộng và ánh sáng từ những vùng xa nhất chưa kịp đến với chúng ta, nên chúng ta chưa thể quan sát được toàn bộ số lượng thiên hà thực sự tồn tại. Do đó, con số hiện tại chỉ là ước lượng dựa trên phần vũ trụ quan sát được – gọi là vũ trụ khả kiến.
Vũ trụ có thể chứa hàng trăm tỷ, thậm chí hàng ngàn tỷ thiên hà, và con số này sẽ còn tiếp tục thay đổi khi khoa học vũ trụ ngày càng tiến bộ.
>>>Tiếp nối nội dung: Liệu có thể du hành xuyên vũ trụ trong tương lai không?
Lịch sử khám phá số lượng thiên hà
Dưới đây là phần trình bày chi tiết về lịch sử khám phá số lượng thiên hà qua từng thời kỳ, giúp bạn hiểu rõ quá trình con người từng bước nhận thức về vũ trụ rộng lớn:
Nhận thức thời cổ đại – Vũ trụ chỉ có Dải Ngân Hà
Từ thời cổ đại, con người tin rằng vũ trụ chỉ xoay quanh Trái Đất và các điểm sáng trên bầu trời đêm đều là sao. Dải Ngân Hà khi đó được xem như một dải sáng kỳ lạ và được người Hy Lạp gọi là “Galaxias Kyklos” – vòng sữa. Đây là nền tảng cho khái niệm “galaxy” (thiên hà) sau này, dù lúc đó con người chưa có khái niệm gì về thiên hà bên ngoài.
Phát minh kính thiên văn và bước ngoặt của Galileo
Vào đầu thế kỷ 17, Galileo Galilei đã sử dụng kính thiên văn để quan sát bầu trời và phát hiện rằng Dải Ngân Hà thực chất được tạo thành từ vô số ngôi sao nhỏ. Tuy nhiên, ông vẫn tin rằng Dải Ngân Hà là toàn bộ vũ trụ – bởi vào thời điểm đó, chưa ai biết đến các thiên hà ngoài hệ của chúng ta.
Tranh luận khoa học về “tinh vân xoắn ốc”
Trong suốt thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, các nhà thiên văn học quan sát được nhiều vật thể mờ gọi là tinh vân, nhưng không rõ đó là cấu trúc nằm trong hay ngoài Dải Ngân Hà. Cuộc tranh luận nổi tiếng năm 1920 giữa Harlow Shapley và Heber Curtis đã đặt ra câu hỏi lớn: Vũ trụ chỉ có Dải Ngân Hà, hay còn có những thiên hà độc lập khác?
Edwin Hubble – Người làm thay đổi nhận thức nhân loại
Năm 1924, nhà thiên văn Edwin Hubble đã dùng kính viễn vọng tại Đài thiên văn Mount Wilson để đo khoảng cách tới tinh vân Andromeda. Kết quả cho thấy Andromeda nằm ngoài Dải Ngân Hà, chứng minh đó là một thiên hà riêng biệt. Khám phá này đã xác lập một sự thật mang tính cách mạng: vũ trụ chứa vô số thiên hà.
Kính Hubble và bước nhảy vọt về số lượng thiên hà
Năm 1990, sự ra đời của Kính thiên văn không gian Hubble đã mở ra kỷ nguyên mới trong quan sát vũ trụ. Các bức ảnh Hubble Deep Field cho thấy, trong một vùng trời nhỏ bé cũng có đến hàng ngàn thiên hà. Từ đó, các nhà khoa học ước tính vũ trụ có khoảng 100–200 tỷ thiên hà.
Phát hiện chấn động: vũ trụ có đến 2.000 tỷ thiên hà
Vào năm 2016, khi phân tích sâu hơn các dữ liệu từ Hubble, các nhà khoa học đã đưa ra con số gây bất ngờ: vũ trụ khả kiến có thể chứa tới 2.000 tỷ thiên hà – gấp 10 lần các ước tính cũ. Điều này cho thấy phần lớn thiên hà trong vũ trụ vẫn chưa thể quan sát được bằng công nghệ hiện tại.
Tương lai mở rộng với Kính James Webb
Kính thiên văn James Webb, được phóng năm 2021, đang tiếp tục khám phá các thiên hà ở thời điểm gần Big Bang nhất. Với khả năng nhìn xa và rõ nét hơn bất kỳ kính thiên văn nào trước đó, James Webb hứa hẹn sẽ giúp giới khoa học khám phá nhiều thiên hà mới và hiểu rõ hơn về lịch sử hình thành vũ trụ.
Phương pháp xác định số lượng thiên hà
Việc xác định số lượng thiên hà trong vũ trụ dựa trên nhiều phương pháp quan sát và phân tích dữ liệu tiên tiến, giúp các nhà khoa học ước lượng quy mô thực sự của vũ trụ rộng lớn.
Quan sát vùng trời hẹp và sâu – Phương pháp khảo sát sâu
Một trong những cách chính để ước tính số lượng thiên hà trong vũ trụ là sử dụng các kính thiên văn mạnh để quan sát một vùng trời nhỏ nhưng cực kỳ sâu, chẳng hạn như chương trình Hubble Deep Field.
Kỹ thuật này giúp phát hiện ra hàng ngàn thiên hà chỉ trong một phần rất nhỏ của bầu trời. Từ đó, các nhà khoa học ngoại suy ra số lượng thiên hà trong toàn bộ vũ trụ khả kiến.
Sử dụng bước sóng hồng ngoại để "nhìn xuyên màn bụi"
Nhiều thiên hà bị che khuất bởi bụi vũ trụ hoặc quá xa để phát hiện bằng ánh sáng khả kiến. Các kính thiên văn hoạt động ở bước sóng hồng ngoại như Spitzer hoặc James Webb có khả năng xuyên qua những đám bụi này, giúp ghi nhận thêm hàng loạt thiên hà mà trước đó không thể quan sát. Nhờ đó, ước tính số lượng thiên hà ngày càng chính xác hơn.
Phân tích dịch chuyển đỏ (redshift) để xác định khoảng cách
Dịch chuyển đỏ là hiện tượng ánh sáng từ các thiên hà xa bị kéo dài về phía đỏ do sự giãn nở của vũ trụ. Bằng cách đo redshift, các nhà khoa học có thể tính toán khoảng cách tới thiên hà đó, từ đó xác định khối lượng và mật độ thiên hà trong các vùng không gian khác nhau – một cơ sở quan trọng để tính tổng số thiên hà.
Áp dụng mô hình vũ trụ và thuật toán thống kê
Dựa vào dữ liệu quan sát được từ một vùng trời nhỏ, các nhà thiên văn sử dụng mô hình vũ trụ học để nội suy (extrapolate) ra toàn bộ vũ trụ khả kiến. Các thuật toán thống kê và mô hình máy tính sẽ xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ, cho phép ước tính số lượng thiên hà nằm ngoài khả năng quan sát hiện tại.
Kết hợp nhiều loại kính thiên văn để tăng độ chính xác
Không có một loại kính thiên văn nào có thể "nhìn thấy" toàn bộ thiên hà trong vũ trụ. Do đó, các nhà khoa học kết hợp dữ liệu từ kính thiên văn quang học, hồng ngoại, tia X, sóng vô tuyến... để tạo ra một bức tranh toàn diện hơn. Mỗi loại kính sẽ phát hiện các thiên hà khác nhau – từ các thiên hà đang hình thành đến những thiên hà cổ xưa nhất.
Dự đoán tương lai – Sự trợ giúp từ trí tuệ nhân tạo (AI)
Với lượng dữ liệu thiên văn ngày càng khổng lồ, các nhà khoa học đang ứng dụng trí tuệ nhân tạo để tự động phân tích hình ảnh bầu trời, phân loại thiên hà, xác định vị trí và đếm số lượng. AI giúp tăng tốc độ tính toán và phát hiện những thiên hà mờ nhạt mà con người dễ bỏ sót.
>>> Mời bạn xem thêm: Thiên hà là gì? Khám phá bí ẩn các thiên hà xa xôi
Dù các con số liên tục thay đổi theo tiến bộ công nghệ, nhưng việc biết có bao nhiêu thiên hà trong vũ trụ vẫn là bước quan trọng giúp nhân loại hiểu rõ hơn về vị trí của mình giữa không gian bao la. Những khám phá mới chắc chắn sẽ còn khiến chúng ta kinh ngạc hơn nữa.
