Big Crunch: Các nhà khoa học dự đoán vũ trụ sẽ kết thúc sau 33,3 tỷ năm

Vũ trụ hiện khoảng 13,8 tỷ năm tuổi và đang giãn nở. Trong mô hình vũ trụ học hiện hành, năng lượng tối được xem là thành phần thúc đẩy quá trình này. Tuy nhiên, những dữ liệu quan sát gần đây đặt ra khả năng năng lượng tối có thể thay đổi theo thời gian, qua đó mở ra những kịch bản khác về tương lai của vũ trụ.

Big Crunch: Khi vũ trụ đảo chiều từ giãn nở sang co sụp

Nghiên cứu The Lifespan of our Universe của các tác giả Hoang Nhan Luu, Yu-Cheng Qiu và S.-H. Henry Tye xây dựng một mô hình năng lượng tối axion, trong đó năng lượng tối gồm một trường axion siêu nhẹ kết hợp với hằng số vũ trụ có giá trị âm. Với bộ tham số phù hợp nhất với dữ liệu quan sát, nhóm tác giả ước tính tuổi thọ của vũ trụ khoảng 33,3 tỷ năm.

Theo mô hình, vũ trụ vẫn tiếp tục giãn nở trong khoảng 11 tỷ năm nữa trước khi đạt kích thước cực đại. Khi tốc độ giãn nở giảm về 0, quá trình sẽ đảo chiều: vũ trụ bắt đầu co lại, mật độ vật chất tăng lên và cuối cùng tiến tới Big Crunch.

Big Crunch là kịch bản đối lập với Big Bang. Nếu Big Bang đánh dấu giai đoạn vũ trụ bắt đầu giãn nở từ trạng thái cực nóng và đậm đặc, Big Crunch mô tả quá trình vũ trụ co sụp sau khi sự giãn nở đảo chiều. Trong nghiên cứu này, các tác giả định nghĩa Big Crunch là thời điểm kết thúc của vũ trụ để tính tuổi thọ khoảng 33,3 tỷ năm.

Điều kiện dẫn tới kịch bản này nằm ở thành phần năng lượng tối. Trong mô hình của nhóm nghiên cứu, hằng số vũ trụ có giá trị âm khiến quá trình giãn nở cuối cùng bị đảo chiều. Tuy nhiên, đây là một hệ quả của mô hình năng lượng tối axion, không phải kết luận rằng vũ trụ chắc chắn sẽ kết thúc theo cách này.

Vì sao 33,3 tỷ năm không phải là "ngày tận thế"?

33,3 tỷ năm là kết quả tính toán dựa trên bộ tham số phù hợp nhất với dữ liệu, chứ không phải một thời điểm được quan sát trực tiếp. Các tác giả nhấn mạnh rằng việc xác định tuổi thọ vũ trụ phụ thuộc vào hai điều kiện: bằng chứng quan sát cho thấy tham số trạng thái của năng lượng tối $w>-1$ ở độ dịch đỏ thấp và giả định mô hình năng lượng tối axion là đúng. Họ cho rằng những kết quả quan sát cần tiếp tục được xác nhận và mô hình phải được kiểm chứng chặt chẽ hơn.

Một trong những cơ sở quan trọng của nghiên cứu là các dấu hiệu cho thấy năng lượng tối có thể không hoàn toàn cố định. Dựa trên công bố DESI năm 2025, dữ liệu của Thiết bị Quang phổ Năng lượng Tối tiếp tục củng cố những dấu hiệu về khả năng năng lượng tối biến đổi theo thời gian. Tuy nhiên, DESI cũng nhấn mạnh đây vẫn là một dấu hiệu cần được nghiên cứu thêm, thay vì một phát hiện đã được xác nhận.

Điều này khiến Big Crunch vẫn nằm ở phía giả thuyết. Nếu năng lượng tối thực sự biến đổi theo cách mà mô hình năng lượng tối axion mô tả, vũ trụ có thể đi từ giãn nở sang co sụp và kết thúc trong Big Crunch. Nhưng nếu năng lượng tối là một hằng số vũ trụ hoặc tuân theo một mô hình khác, diễn biến tương lai có thể hoàn toàn khác.

Vì vậy, 33,3 tỷ năm không phải “ngày tận thế” đã được xác định của vũ trụ, mà là tuổi thọ được dự báo trong một mô hình cụ thể. Với dữ liệu hiện có, câu hỏi quan trọng hơn vẫn là năng lượng tối thực sự có thay đổi theo thời gian hay không.

Các quan sát tiếp theo của DESI và những dự án nghiên cứu cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ sẽ giúp kiểm tra giả thuyết này. DESI đã hoàn thành chương trình lập bản đồ ba chiều theo kế hoạch 5 năm và tiếp tục mở rộng quan sát, tạo thêm dữ liệu để kiểm nghiệm các mô hình về năng lượng tối và lịch sử giãn nở của vũ trụ.

Dù vậy, câu hỏi về số phận cuối cùng của vũ trụ vẫn chưa có lời giải chắc chắn. Những dữ liệu mới về năng lượng tối có thể giúp thu hẹp các kịch bản khác nhau, từ một vũ trụ tiếp tục giãn nở đến khả năng đảo chiều và co sụp. 

Với nghiên cứu hiện tại, mốc 33,3 tỷ năm trước hết cho thấy một khả năng mà các mô hình vũ trụ học có thể dự báo, đồng thời đặt ra yêu cầu tiếp tục kiểm chứng bằng những quan sát ngày càng chính xác hơn.

Link nội dung: https://congdankhuyenhoc.vn/big-crunch-cac-nha-khoa-hoc-du-doan-vu-tru-se-ket-thuc-sau-333-ty-nam-179260913180527342.htm