Vì sao vũ trụ có màu đen?

Nhưng tại sao nó lại có màu đen? Tại sao không gian vũ trụ không đầy màu sắc hoặc có màu xanh giống như trên bầu trời ở Trái đất?

Nhiều người ắt hẳn sẽ trả lời do vũ trụ tối, không được chiếu sáng bởi Mặt trời. Nhưng trên thực tế, màu sắc của vũ trụ lại ít có liên quan đến việc thiếu ánh sáng.

"Bạn sẽ nghĩ rằng có hàng tỷ ngôi sao trong thiên hà của chúng ta. Chúng phản chiếu ánh sáng, và sáng rực như khi chúng ta nhìn lên bầu trời đêm", Tenley Hutchinson-Smith, một sinh viên tốt nghiệp ngành thiên văn và vật lý thiên văn tại Đại học California, Santa Cruz (UCSC) cho biết. "Nhưng nó thực sự rất tối."

Hutchinson-Smith cho biết mâu thuẫn này được giới vật lý và thiên văn học gọi là nghịch lý của Olbers.

Trong đó, hiện tượng được giải thích bằng lý thuyết giãn nở không gian - thời gian, rằng "vũ trụ của chúng ta đang giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng".

Có thể hiểu rằng ánh sáng phát ra từ mặt trời, hoặc từ các thiên hà đang giãn ra, biến thành sóng hồng ngoại, sóng vi ba, và sóng vô tuyến - thứ mà mắt người không thể nhìn thấy. Đây chính là lý do mà khoảng không gian trong vũ trụ có màu tối đen khi nhìn bằng mắt thường.

Miranda Apfel, cũng là một sinh viên tốt nghiệp ngành thiên văn và vật lý thiên văn tại UCSC, thì cho rằng nếu con người bằng một cách nào đó có thể nhìn thấy những tia cực tím hoặc tia hồng ngoại, thì bầu không gian chắc chắn sẽ tràn ngập ánh sáng.

Giải thích cho điều này là bởi các proton và electron tồn tại từ thời sơ khai của vũ trụ bị phân tán bởi "Vụ nổ lớn" (Tên khoa học: Bigbang) vẫn đang lấp đầy tất cả không gian.

Một lý do khác khiến phần không gian giữa các vì sao và giữa các hành tinh có vẻ rất tối, bởi chúng là một vùng chân không gần như hoàn hảo.

Nếu bạn chưa biết, bầu trời của Trái đất có màu xanh lam do các phân tử cấu tạo nên khí quyển (chủ yếu bao gồm nitơ và oxy) làm tán xạ rất nhiều bước sóng màu xanh lam và tím của ánh sáng khi nhìn thấy từ Mặt trời theo mọi hướng.

Tuy nhiên trong trường hợp không có vật chất, ánh sáng sẽ truyền theo một đường thẳng đúng nghĩa từ nơi phát ra chúng.

Bởi vì không gian là một chân không gần như hoàn hảo - nghĩa là nó có cực kỳ ít phân tử vật chất, nên hầu như không có "chất xúc tác" để phân tán ánh sáng tới mắt của chúng ta. Khi đó, chúng ta sẽ chỉ thấy một màu đen duy nhất.

Giả thuyết này được ủng hộ bởi một nghiên cứu vào đầu năm 2021 trên Tạp chí Vật lý Thiên văn, cho rằng không gian có thể không tối đen như chúng ta vẫn lầm tưởng.

Thông qua sứ mệnh New Horizons của NASA tới Sao Diêm Vương và Vành đai Kuiper, các nhà nghiên cứu đã có thể nhìn thấy không gian vũ trụ mà không có sự can thiệp của ánh sáng từ Trái đất hoặc Mặt trời.