Từng được cho là không hề lý giải, tuy nhiên những gì xảy ra trước khi ngoài hành tinh hình thành luôn là đề tài mê hoặc của những nhà khoa học .Trong nhiều năm qua, những nhà khoa học nói về sự hình thành thiên hà như sau : tổng thể nằm trong một ” quả bóng ” vật chất nhỏ bé và rậm rạp, một vụ nổ lớn xảy ra làm phát sinh những nguyên tử, phân tử, ngôi sao 5 cánh và thiên hà như những gì tất cả chúng ta biết ngày này. Tất nhiên, đã có những vướng mắc về sự đúng mực của triết lý này. Một số người cho rằng thiên hà đã hiện hữu ngay từ đầu, trong khi quan điểm khác đánh giá và nhận định có nhiều thiên hà đang sống sót, tất cả chúng ta chỉ là một phần rất nhỏ.
Lịch sử vũ trụ luôn là chủ đề cần nhiều công sức nghiên cứu, bên cạnh các giả thuyết có phần kỳ quái và không thể giải thích. Những nghiên cứu vật lý gần đây đã đưa ra thêm những thông tin về sự hình thành của vũ trụ.
Chuyện gì xảy ra trước vụ nổ Big Bang?
Sự hình thành của thiên hà là đề tài điều tra và nghiên cứu ưa thích của những nhà khoa học trong nhiều năm qua. Ảnh : Shutterstock.
Vũ trụ khởi đầu như thế nào?
Trong những năm qua, những nhà khoa học luôn cho rằng thiên hà được hình thành sau một sự kiện gọi là vụ nổ lớn ( Big Bang ). Theo thuyết này, ngoài hành tinh trong quá khứ có size rất nhỏ, nóng và chứa lượng vật chất xum xê. Đến khoảng chừng 13,8 tỷ năm trước, một vụ nổ xảy ra hình thành nên khoảng trống, nguồn năng lượng và vật chất để tạo ra ngoài hành tinh như lúc bấy giờ. Ngay sau vụ nổ, những hạt nguyên tử cơ bản của ngoài hành tinh được hình thành gồm neutron, proton, electron, photon … Khi thiên hà nguội đi, những neutron phân rã thành electron hoặc proton, hoặc tích hợp với proton để tạo ra đơteri ( một đồng vị của hydro ). Vũ trụ nguội thêm dẫn đến nhiều sự phối hợp hơn : electron hợp nhất với hạt nhân tạo nên những nguyên tử trung tính, photon tạo thành nền vi sóng ngoài hành tinh ( cosmic microwave background ). Tóm lại, mọi nguyên tố cơ bản nhất của ngoài hành tinh được hình thành chỉ vài phút sau vụ nổ Big Bang. Từ đó đến nay, mọi quan sát, điều tra và nghiên cứu về thiên hà đều dựa trên thuyết Big Bang. Các nhà thiên văn học đã nghiên cứu và phân tích bức xạ còn sót lại từ thời kỳ đầu của ngoài hành tinh đến giám sát những nguyên tố nhẹ nhất, tổng thể chúng đều trùng khớp với Dự kiến của thuyết Big Bang. Nói cách khác, Big Bang chính là bức tranh đúng chuẩn về sự hình thành của thiên hà. Tuy vậy, bức tranh ấy vẫn thiếu một mảnh ghép quan trọng : khoảnh khắc tiên phong của thiên hà sau khi hình thành. Đó là thứ mà những chuyên viên đang tìm kiếm trong suốt nhiều năm qua. 
Hình ảnh mô phỏng những gì xảy ra sau vụ nổ Big Bang theo thời hạn. Ảnh : Universe Today.
Chuyện gì xảy ra trước vụ nổ Big Bang?
Vấn đề nằm ở thuyết vật lý chúng ta dùng để hiểu về vũ trụ sơ khai (sự kết hợp phức tạp của thuyết tương đối rộng và vật lý hạt năng lượng cao) rồi cũng sẽ bị phá vỡ. Ngày càng đi sâu vào sự hình thành của vũ trụ, bài toán càng khó trả lời.
Điểm mấu chốt mà tất cả chúng ta chưa thể điều tra và nghiên cứu sâu chính là sự sống sót của ” điểm kỳ dị ” ( singularity ) – là điểm có tỷ lệ siêu sum sê, nóng và đầy nguồn năng lượng lúc khởi đầu Big Bang. Điều này cho thấy có thời gian thiên hà chỉ nằm trong một hạt cực kỳ nhỏ và rậm rạp. Rõ ràng đó là giả thuyết vô lý, hoặc trình độ vật lý lúc bấy giờ chưa thể lý giải. Rất khó xác lập đúng mực điều gì xảy ra ngay sau Big Bang, khoảnh khắc những vật chất trong điểm kỳ dị ” đường ai nấy đi “. Các nhà khoa học đã biết đúng mực những gì xảy ra trong 10 ^ – 43 giây sau Big Bang, nhưng vẫn chưa thể Tóm lại điều gì xảy ra ở thời hạn trước đó vì mọi thứ vẫn còn rất nóng. Điều đó đồng nghĩa tương quan tất cả chúng ta cần một quy mô vật lý mới tập trung chuyên sâu vào trọng tải và những lực khác, phối hợp chúng lại dưới mức nguồn năng lượng cực cao. Nếu tìm được chuỗi triết lý này, nó hoàn toàn có thể lý giải về những khoảnh khắc tiên phong của thiên hà. Một trong những khái niệm chuỗi kim chỉ nan tiên phong nói về thiên hà ekpyrotic, tiếng Hy Lạp của conflagration ( lửa ). Trong thuyết này, Big Bang xảy ra sau khi bị ảnh hưởng tác động bởi một sự kiện khác, nghĩa là Big Bang không phải khởi đầu của thiên hà, mà chỉ là một phần của quy trình. Mở rộng kim chỉ nan về ngoài hành tinh ekpyrotic lại dẫn đến một chuỗi kim chỉ nan khác gọi là thiên hà học tuần hoàn ( cyclic cosmology ), nghĩa là sự hình thành của thiên hà là một vòng lặp với chu kỳ luân hồi vô hạn, sự vô hạn theo thời hạn được tính bởi những điểm kỳ dị Big Bang tiếp theo. 
Hình ảnh mô phỏng vụ nổ Big Bang. Ảnh : Scott Wiessinger.
Một chủ đề thú vị
Nhà vật lý học nổi tiếng Stephen Hawking từng bông đùa rằng ngoài hành tinh có lịch sử vẻ vang không giống ai bởi không có điểm khởi đầu và kết thúc, nói rằng trước vụ nổ Big Bang là tiến trình không có ranh giới. Cũng có triết lý cho rằng vụ nổ Big Bang không phải khởi đầu của mọi thứ, mà chỉ là khoảnh khắc ngoài hành tinh chuyển từ thời kỳ co lại sang thời kỳ co và giãn.
Nhiều ý kiến trái chiều xoay quanh sự hình thành vũ trụ khiến đây là đề tài thú vị của các nhà khoa học. Tuy vậy, và việc nghiên cứu và quan sát mô hình gặp khá nhiều khó khăn. Rào cản lớn nhất chính là giải thích chúng sao cho phù hợp với thuyết nền vi sóng vũ trụ, bức xạ điện từ được sinh ra từ thời kỳ sơ khai của vũ trụ khoảng 380.000 năm sau Big Bang.
Tuy vậy, thiên hà ekpyrotic vẫn là đề tài điều tra và nghiên cứu mê hoặc trong nhiều năm. Một điều tra và nghi
ên cứu đăng trên arXiv hồi tháng 1 đã đưa ra những thông tin về thiên hà này. Trong khi đó, 2 nhà khoa học Robert Brandenberger và Ziwei Wang thuộc Đại học McGill ( Canada ) cho rằng tại thời gian ” nảy “, khi thiên hà co lại thành một điểm cực kỳ nhỏ và quay về trạng thái Big Bang chính là điều mà tất cả chúng ta muốn tìm hiểu và khám phá. Nói cách khác, một quy mô vật lý phức tạp sẽ là ” chìa khóa ” mở ra cái nhìn mới về cách thiên hà hình thành và tăng trưởng, tuy nhiên để triển khai điều đó, con người sẽ phải đợi một quy mô thử nghiệm thiên hà học mới để lý giải về ngoài hành tinh ekpyrotic .Bạn sẽ làm gì nếu sống một mình ngoài không gian? Nhóm 6 người có thể tồn tại trên Trạm vũ trụ Quốc tế (ISS) khoảng 3 tháng. Tuy vậy, nếu bị mắc kẹt trong không gian bạn phải tự trồng rau tươi và tập thể dục để duy trì sự sống.