Vũ trụ nguyên thủy cực kỳ nhỏ và nóng đặc là một môi trường “chân không lượng tử”.
Trong thế giới vi mô, chân không không phải là trống rỗng, mà là nơi có những hạt ảo thay nhau xuất hiện đột xuất trong giây lát rồi biến đi tức thì. Những dao động chân không này sản sinh ra rất nhiều năng lượng để tạo ra một lực đẩy vô cùng mãnh liệt làm Vũ trụ bỗng phình ra, khoảng 10-35 giây sau Vụ Nổ Lớn.
Hiện tượng “lạm phát” (hay “lạm phình”) này đã làm thể tích của Vũ trụ bỗng tăng lên 1078 lần trong vòng một miligiây! Để so sánh, sau thời đại lạm phát, thể tích của Vũ trụ chỉ tăng lên có 109 lần trong suốt 13,82 tỷ năm tuổi.
Trong hàng trăm nghìn năm đầu, Vũ trụ nguyên thủy nóng đến nỗi electron bị rứt ra khỏi nguyên tử và tạo ra một môi trường ion hoá. Do đó, electron được di chuyển hoàn toàn tự do và khuếch tán những hạt photon (ánh sáng) ra tứ phía, làm Vũ trụ nguyên thủy mờ đục.
Phải đợi khoảng 400 nghìn năm sau khi ra đời qua Vụ Nổ Lớn thì nhiệt độ Vũ trụ mới xuống tới khoảng 3000 độ K. Khi đó, electron mới tái hợp được với ion và Vũ trụ không còn bị electron tự do khuếch tán nên trở thành trong sáng.
Chính hình ảnh của Vũ trụ vừa mới thoát ra khỏi giai đoạn mờ đục đã được các nhà thiên văn ngày nay thu trong kính thiên văn trên miền vi ba (sóng vô tuyến). Bức xạ này được gọi là “Bức xạ phông vũ trụ” (hay Bức xạ nền), lúc đầu rất nóng (1032 độ K), sau đã nguội dần vì Vũ trụ giãn nở. Nhiệt độ của bức xạ đo được hiện nay chỉ khoảng 2,7 độ K (~ -270 độ C).
Nguyễn Quang Riệu
Nguyên Giám đốc Nghiên cứu danh dự Trung tâm Quốc gia nghiên cứu Khoa học Pháp CNRS, Đài Thiên văn Paris
