Tại sao vũ trụ là môi trường chân không?

Vũ trụ là môi trường chân không gần như tuyệt đối. Tại sao lại như vậy? Hãy cùng nhau tìm hiểu môi trường chân không của vũ trụ nhé!

Bạn có thể đã nghe nói rằng không gian là chân không và tự hỏi, "vậy tại sao nó không hút chúng ta khỏi Trái đất, giống như một máy hút bụi bẩn trên tấm thảm?" Câu trả lời quay trở lại cách vũ trụ bắt đầu và cách Trái đất hình thành.

Định nghĩa về chân không

Trước khi đi sâu vào vấn đề này, chúng ta hãy nói về chân không là gì và không phải là gì. Chân không thực sự không phải là một vật thể—mà là sự vắng mặt của mọi thứ. Vì vậy, khi ai đó nói "không gian là chân không", ý họ thực sự là nó gần như trống rỗng. Ví dụ đơn giản, nếu bạn cầm một chiếc lọ trong chuyến đi bộ ngoài không gian và đậy kín nó, có lẽ sẽ không có một nguyên tử nào bên trong nó.

Robot hút bụi cũng duy trì một vùng không gian trống, nhưng nó khác với chân không của vũ trụ: Bụi và tóc bị cuốn vào chân không do sự chênh lệch áp suất do lực hút gây ra.

Một khởi đầu chật chội

Vũ trụ không phải lúc nào cũng trống rỗng. Trong 400.000 năm đầu tiên sau vụ nổ lớn, mọi mm của vũ trụ đều chứa đầy một hỗn hợp đặc sệt, xoáy tròn—chủ yếu là hydro. Tất cả các nguyên tử được sắp xếp chặt chẽ này liên tục nhảy ra khỏi nhau, khiến cho hỗn hợp ban đầu trở nên cực kỳ nóng. Nhưng theo thời gian, không gian mở rộng ra, làm cho hỗn hợp loãng hơn (giống như những gì có thể xảy ra nếu bạn đổ hỗn hợp thật lên bàn). Hỗn hợp loãng ra cũng nguội đi và bắt đầu đông lại.

Nhờ trọng lực, vật chất không thích duy trì trạng thái phân tán; cuối cùng, mọi thứ sẽ kết tụ lại. Những cục vật chất nhỏ đầu tiên được hình thành hoàn toàn do tình cờ—một số mảng không gian tình cờ chứa nhiều vật chất hơn những mảng khác. Và vì mọi vật chất đều có trọng lực, nên càng có nhiều vật chất trong một mảng, thì nó càng kéo mọi thứ khác về phía nó. Qua nhiều thời đại, những vùng vật chất này thu thập được nhiều vật chất hơn. Cuối cùng, một số cục đạt đến khối lượng tối đa và lực kéo của chúng trở nên mạnh đến mức chúng nhanh chóng sụp đổ thành các ngôi sao. Các mảnh vỡ chúng để lại sau đó hình thành nên các hành tinh quay quanh. Chân không gần như tuyệt đối của không gian được để lại ở các khu vực giữa chúng.

Trọng lực hình thành nên các "môi trường" mà chúng ta đang sống, nhưng nó cũng là thứ ngăn không cho mọi thứ trên Trái đất bay vào không gian. Chân không của không gian thực sự tác động lực kéo lên không khí trong bầu khí quyển của chúng ta. Nhưng giống như bạn có thể rút ngón tay ra khỏi ống chân không bằng một lực nhỏ, lực hấp dẫn có thể ngăn không khí trong bầu khí quyển bị hút ra ngoài không gian.

Áp suất cabin

Khi bạn đang xem một bộ phim khoa học viễn tưởng và có một lỗ thủng trên mạn tàu vũ trụ, mọi thứ bắt đầu bị hút ra ngoài. Đó là vì áp suất bên trong tàu cao hơn áp suất rất thấp của không gian, vì vậy không có gì giữ nó lại để chống lại lực hút của chân không. Mọi vật chất đều hấp dẫn, nhưng một con tàu không bao gồm đủ vật chất để kéo khí vào—nó cần một thứ lớn như Trái đất.

Vũ trụ thực ra không hoàn toàn trống rỗng. Nếu bạn ném một túi rác lớn thay vì một chai nhỏ, bạn có thể bắt được một vài nguyên tử hydro đã thoát khỏi lực hấp dẫn của tất cả các ngôi sao và hành tinh. Và giống như khí nén đặc quánh cực kỳ nóng của vũ trụ sơ khai, hydro còn lại trong không gian được nén lỏng lẻo đến mức lạnh cóng.

Chân không của vũ trụ cũng là lý do tại sao nó im lặng. Âm thanh chỉ là sự rung động, và nếu không có bất kỳ phân tử không khí nào để rung chuyển, âm thanh không thể truyền đi được.

Lần tới khi ai đó nhắc đến "chân không lạnh lẽo của vũ trụ", bạn có thể giải thích tại sao nó lại trở thành một nơi không hấp dẫn như vậy.