Tại sao bầu trời vào ban đêm lại có màu đen?

Hãy tưởng tượng vũ trụ là một phòng khách siêu to khổng lồ đang nở ra như miếng bánh mì trong lò nướng. Dù có hàng tỷ ngôi sao lấp lánh như đèn LED, nhưng nhiều "bóng đèn" lại ở quá xa.

Ánh sáng từ chúng giống như những bạn nhỏ đang chạy bộ, nhưng vì đường đi cứ dài ra mãi, các bạn ấy vẫn chưa kịp về đích để mắt ta nhìn thấy.

Kết quả là, bầu trời đêm giống như một rạp phim chưa kịp bật hết đèn, để lại những khoảng không đen thẫm đầy bí ẩn.

Việc vũ trụ giãn nở làm thay đổi đặc tính của ánh sáng như thế nào?

Hãy thử kéo căng một sợi dây thun có vẽ những gợn sóng li ti. Khi vũ trụ nở ra, nó khiến các sóng ánh sáng từ những ngôi sao xa xôi bị kéo giãn dài ra trên hành trình xuyên không gian của mình.

Khi bị kéo quá mức, ánh sáng mất dần năng lượng và biến thành loại tia mà mắt người không thể cảm nhận được. Nó giống như một bản nhạc bị hạ tông xuống quá thấp khiến tai ta không còn nghe thấy gì nữa.

Vì vậy, mắt chúng ta chỉ thấy màu đen dù không gian vẫn đang tràn ngập ánh sáng. Bầu trời đêm lúc này giống như một bức tranh vẽ bằng mực tàng hình, che giấu đi sự rực rỡ vốn có của toàn bộ vũ trụ.

Làm sao chúng ta biết những tia sáng "tàng hình" đó thực sự tồn tại nếu mắt người không thể nhìn thấy?

Dù mắt ta "bó tay", các nhà khoa học đã chế tạo ra những chiếc kính viễn vọng đặc biệt, hoạt động như những chiếc radio siêu nhạy. Thay vì bắt sóng FM, chúng thu nhận những tín hiệu ánh sáng bị kéo giãn đến mức cực thấp mà mắt thường không thể chạm tới.

Nó giống như việc bạn dùng ống nhòm ban đêm để thấy chú mèo đen đang nấp trong bóng tối. Những thiết bị này giúp chúng ta "nhìn" thấy những vệt màu rực rỡ của vũ trụ sơ khai vốn đang ẩn nấp dưới lớp áo đen kịt.

Nhờ đó, bức tranh "mực tàng hình" dần hiện ra, chứng minh rằng không gian thực chất là một bữa tiệc ánh sáng khổng lồ, chỉ là chúng ta cần đúng "thiết bị thu âm" để thưởng thức bản nhạc trầm này.

Làm thế nào những chiếc "radio" này có thể biến những tín hiệu tàng hình thành hình ảnh mà chúng ta nhìn thấy được?

Chiếc kính viễn vọng này hoạt động giống như một bộ máy phiên dịch siêu cấp. Những tia sáng cổ xưa gửi đến chúng ta những "mật mã" bằng một ngôn ngữ mà mắt thường hoàn toàn mù tịt. Thiết bị sẽ thu thập các mã này, đo đạc xem chỗ nào "nói" to, chỗ nào "nói" nhỏ trong không gian bao la.

Thay vì phát ra tiếng động, máy tính sẽ gán cho mỗi mức độ mạnh yếu của tín hiệu một màu sắc rực rỡ. Vùng có tín hiệu dồn dập sẽ được tô màu cam cháy, còn nơi im ắng hơn sẽ mang sắc tím than.

Cuối cùng, một bức tranh lung linh hiện ra trên màn hình, giúp chúng ta "đọc" được câu chuyện của vũ trụ từ hàng tỷ năm trước. Nó chẳng khác gì việc bạn dùng bút dạ quang tô lên những dòng chữ viết bằng nước chanh, khiến những bí mật tàng hình bỗng chốc hiện hình rõ rệt.

Việc lựa chọn màu sắc để tô lên những tín hiệu tàng hình này có tuân theo quy luật nào không?

Việc chọn màu tuân theo một "ngôn ngữ thị giác" logic. Những vùng năng lượng mạnh được gán màu đỏ hoặc cam, giống như cách ta đánh dấu vòi nước nóng trong nhà tắm để dễ dàng nhận biết ngay lập tức.

Ngược lại, những tín hiệu yếu hoặc lạnh lẽo sẽ mang sắc xanh hoặc tím. Cách làm này giúp bộ não chúng ta phân biệt được đâu là "lò lửa" của những ngôi sao mới sinh, đâu là những vùng không gian nguội lạnh.

Nhờ đó, bức ảnh vũ trụ trở thành một tấm bản đồ sống động. Chúng ta dễ dàng "đọc" được nhiệt độ và mật độ của các vật thể xa xôi chỉ qua các sắc màu quy ước thay vì những con số khô khan.