Trong nhiều thập kỷ, thuyết Big Bang là lời giải thích chính thống cho sự hình thành của vũ trụ. Nhưng một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Enrique Gaztanaga thuộc Đại học Portsmouth (Anh) dẫn đầu cho rằng mô hình này chưa hẳn là đúng.
Trong một nghiên cứu mới, nhóm của ông Gaztanaga đưa ra giả thuyết mang tên “Vũ trụ Hố đen” (Black Hole Universe). Theo đó, vũ trụ không bắt đầu từ một vụ nổ mà từ một đám mây vật chất co lại dưới lực hấp dẫn, hình thành một hố đen khổng lồ. Khi đạt đến giới hạn không thể nén thêm, hố đen này bắt đầu bật ngược trở lại, tạo ra vũ trụ mà chúng ta đang sống.
Giáo sư Gaztanaga cho rằng giả thuyết này có thể mô tả được cấu trúc của vũ trụ hiện tại mà không cần đến các yếu tố giả định như năng lượng tối, là một loại năng lượng chưa từng quan sát được nhưng được thêm vào mô hình Big Bang để giải thích vì sao vũ trụ giãn nở ngày càng nhanh.
Một điểm đáng chú ý trong mô hình mới là không gian vũ trụ không hoàn toàn phẳng như Big Bang giả định, mà có thể hơi cong nhẹ. Đây là điều các thiết bị quan sát hiện đại như kính viễn vọng không gian Euclid hoặc sứ mệnh Arrakhis của Cơ quan Vũ trụ châu Âu có thể kiểm chứng trong tương lai gần.
Theo mô hình Big Bang, vũ trụ khởi đầu từ một điểm siêu đặc gọi là “kỳ dị” (singularity). Khoảng 13,8 tỷ năm trước, điểm này phát nổ trong một giai đoạn gọi là “lạm phát vũ trụ” (cosmic inflation). Sau đó, vật chất nguội dần, hình thành nên các ngôi sao, thiên hà và các cấu trúc vũ trụ lớn. Từ đó đến nay, vũ trụ tiếp tục giãn nở và tăng tốc, theo quan sát từ kính viễn vọng Hubble.
Mô hình này giải thích khá hiệu quả nhiều hiện tượng trong vũ trụ, nhưng nó đòi hỏi nhiều giả định mà chưa có bằng chứng trực tiếp, ví dụ như năng lượng tối. Điều đó khiến nhóm của Gaztanaga đặt ra câu hỏi: Nếu thay vì nổ tung, vật chất ban đầu co lại thì điều gì sẽ xảy ra?
Giả thuyết “Vũ trụ Hố đen” bắt đầu từ ý tưởng khi vật chất co lại quá mức, thay vì nén mãi đến vô tận, nó sẽ đạt tới một giới hạn nhất định và bật ngược trở lại, giống như lò xo bị nén. Giới hạn đó được lý giải bằng vật lý lượng tử: Các hạt cơ bản không thể bị ép vào cùng một điểm chính xác và không thể xác định vị trí chính xác tuyệt đối của một hạt.
Dựa vào nguyên lý đó, nhóm nghiên cứu cho rằng hố đen không thể co mãi mà phải “phản ứng ngược”. Khi đó, cú “bật lại” có thể tạo ra một vũ trụ mới, với đặc điểm rất giống vũ trụ mà chúng ta đang quan sát, bao gồm bức xạ nền vũ trụ và hai giai đoạn giãn nở.
Điều quan trọng là mô hình này không cần thêm yếu tố ngoại lai như năng lượng tối. Tốc độ giãn nở nhanh ở giai đoạn đầu và sự tăng tốc hiện tại đều là kết quả tự nhiên của quá trình co và bật lại.
Giáo sư Gaztanaga cho rằng: “Lạm phát vũ trụ không phải là một cơ chế tách biệt mà chỉ là một phần của quá trình động học, từ co đến bật lại”.
Một hệ quả đáng chú ý khác của mô hình là nếu vũ trụ chúng ta nằm bên trong một hố đen, thì có thể tồn tại nhiều hố đen khác, mỗi cái chứa một vũ trụ riêng. Và hố đen chứa chúng ta cũng có thể chỉ là một phần của một cấu trúc lớn hơn nữa.
“Chúng tôi chưa thể khẳng định, nhưng lý thuyết cho phép tồn tại những hố đen lồng nhau, như những hộp Matryoshka. Vũ trụ của chúng ta có thể không phải điểm khởi đầu. Chúng ta không phải duy nhất, mà chỉ là một phần trong hệ thống rộng lớn hơn”, ông nói.
“Đó là sự tiếp nối nguyên lý Copernic: Trái Đất không phải trung tâm vũ trụ, thiên hà của chúng ta không phải duy nhất, và vũ trụ của chúng ta có thể cũng vậy”.
Hiện nhóm nghiên cứu cho biết điều có thể xác minh được là độ cong nhẹ của không gian vũ trụ. Nếu các quan sát trong tương lai phát hiện ra điều này, giả thuyết “Vũ trụ Hố đen” có thể trở thành ứng cử viên nghiêm túc để thay thế hoặc bổ sung cho mô hình Big Bang.
