Mục lục
Không gian vũ trụ trống rỗng đến mức nào?
Mặc dù không hoàn toàn rỗng tuyệt đối, phần lớn vũ trụ chứa rất ít hạt vật chất.
Trung bình, mỗi mét khối không gian chỉ chứa khoảng vài proton hoặc nguyên tử. Con số này thấp hơn rất nhiều so với bất kỳ môi trường nào trên Trái Đất.
Đây là mức trung bình của vũ trụ, tương ứng với không gian liên thiên hà. Các vùng khác đặc hơn nhiều: môi trường liên sao bên trong Ngân Hà chứa khoảng 10⁵–10⁶ hạt mỗi mét khối, còn gió Mặt Trời ở khoảng cách Trái Đất khoảng vài triệu hạt mỗi mét khối. Cả ba đều loãng hơn mọi chân không tạo được trong phòng thí nghiệm, nhưng chúng không loãng như nhau.
Dưới tác dụng của lực hấp dẫn, vật chất dần tập trung thành:
- Sao
- Hành tinh
- Hệ sao
- Thiên hà
và để lại giữa chúng những vùng gần như trống rỗng gọi là:
- Không gian liên hành tinh
- Không gian liên sao
- Không gian liên thiên hà
Vì sao vũ trụ gần như là chân không?
Sau Big Bang, vật chất phân bố tương đối đồng đều trong không gian.
Qua hàng tỷ năm, hấp dẫn kéo vật chất tập hợp thành các cấu trúc ngày càng lớn như thiên hà và cụm thiên hà. Khi vật chất tụ lại, phần không gian ở giữa ngày càng thưa thớt hơn.
Vì vậy, phần lớn thể tích của vũ trụ ngày nay là những vùng có mật độ vật chất cực thấp.
Khoảng trống Boötes: vùng "hư không" nổi tiếng nhất
Một trong những khoảng trống vũ trụ nổi tiếng nhất là Khoảng trống Boötes (Boötes Void), có biệt danh phổ thông là "Sự trống rỗng vĩ đại".
- Đường kính khoảng 330 triệu năm ánh sáng.
- Theo mật độ thiên hà trung bình, vùng này đáng lẽ phải chứa từ vài nghìn thiên hà.
- Tuy nhiên các nhà thiên văn chỉ quan sát được khoảng vài chục thiên hà nằm rải rác bên trong.
Nếu có thể đứng gần trung tâm của khoảng trống này, bầu trời sẽ tối hơn rất nhiều so với những gì chúng ta quen thuộc trong Ngân Hà, vì các thiên hà gần nhất ở cách rất xa.
Chân không vũ trụ có thật sự "trống rỗng" không?
Không hoàn toàn.
Ngay cả những vùng trống nhất của vũ trụ vẫn chứa:
- Một lượng nhỏ nguyên tử và hạt hạ nguyên tử.
- Từ trường và điện trường.
- Tia vũ trụ.
- Bức xạ nền vi sóng vũ trụ (CMB).
- Các dao động lượng tử của chân không.
Trong vật lý hiện đại, chân không không đồng nghĩa với "không có gì" mà là trạng thái có mật độ vật chất cực thấp.
Nhiệt độ của không gian vũ trụ
Không gian vũ trụ có nhiệt độ nền khoảng:
2,725 K (tương đương −270,4°C)
Nhiệt độ này xuất phát từ Bức xạ nền vi sóng vũ trụ (CMB), ánh sáng còn sót lại từ thời kỳ sơ khai của vũ trụ cách đây khoảng 13,8 tỷ năm.
Nếu không có CMB, nhiệt độ nền của vũ trụ sẽ còn tiến gần hơn tới độ không tuyệt đối (0 K).
Kết luận
🌌 Phần lớn vũ trụ là một môi trường chân không gần như hoàn hảo, nơi mật độ vật chất chỉ còn vài hạt trong mỗi mét khối. Dù rất gần với sự trống rỗng tuyệt đối, không gian vẫn chứa bức xạ, trường vật lý và các dao động lượng tử. Chính vì thế, theo hiểu biết hiện nay của vật lý, "khoảng không hoàn toàn trống rỗng" gần như không tồn tại trong tự nhiên.
