Khi trời quang và trăng không quá sáng, mục sư Robert Evans, một người đàn ông hòa nhã và vui tính, kéo một chiếc kính viễn vọng khổng lồ trên sân thượng nhà mình ở Blue Mountains, Australia, cách Sydney khoảng 80km về phía tây, và làm một việc dị thường. Ông nhìn sâu vào quá khứ, tìm kiếm những ngôi sao sắp lụi tàn.

Đương nhiên, nhìn vào quá khứ là việc rất dễ. Chỉ cần nhìn lên bầu trời buổi đêm, những gì bạn thấy, hẳn là rất nhiều trong đó, đều đã trở thành lịch sử – đó không phải là những ngôi sao như chúng trong hiện tại, mà là thời điểm ánh sáng của chúng truyền đi. Như chúng ta đã biết, sao Bắc Đẩu, vì sao trung thành của chúng ta, có thể đã tắt ngấm vào tháng Một vừa rồi, hoặc năm 1854, hoặc bất kỳ lúc nào từ đầu thế kỷ XIV, nhưng tin tức về sự lụi tàn của nó vẫn chưa truyền đến chúng ta. Chúng ta chỉ có thể nói là nó vẫn đang chiếu sáng cách đây 680 năm. Điều Bob Evans làm tốt hơn bất cứ ai đã từng thử là tìm ra những giây phút chia lìa như thế trên bầu trời.

Ban ngày, Evans là một mục sư tốt bụng, làm việc bán hưu (semi-retired1) tại Nhà thờ Uniting, Australia, phụ trách vài công việc lặt vặt và nghiên cứu lịch sử tôn giáo thế kỷ XIX. Nhưng hằng đêm, ông trở thành một vị thần trên bầu trời theo một cách khiêm tốn. Ông tìm các siêu tân tinh.

1. Một dạng làm việc bán thời gian vì lý do sức khỏe hoặc cắt giảm thời gian làm việc trước khi nghỉ hưu hoàn toàn.

Một siêu tân tinh hình thành khi một ngôi sao khổng lồ, lớn hơn nhiều so với Mặt Trời của chúng ta, suy tàn rồi nổ tung một cách ngoạn mục, cùng lúc đó nó sẽ tỏa ra năng lượng bằng năng lượng của một trăm tỷ mặt trời, để rồi cháy rực rỡ hơn mọi ngôi sao trong thiên hà của nó trong một khoảng thời gian. “Nó giống như hàng nghìn tỷ quả bom hiđro nổ cùng lúc,” Evans nói. Nếu một vụ nổ siêu tân tinh xảy ra cách đây 500 năm ánh sáng, chúng ta sẽ bị tiêu diệt, theo lời Evans, “nó sẽ phá hỏng buổi trình diễn,” ông rất hứng khởi giải thích. Song, vũ trụ rất rộng lớn và siêu tân tinh lại thường ở quá xa để có thể gây hại cho chúng ta. Thực tế, hầu hết chúng đều xa đến mức không thể tưởng tượng nổi, và ánh sáng của chúng đến với chúng ta chỉ còn lấp lánh yếu ớt. Chúng ta có thể nhìn thấy chúng trong khoảng một tháng, tất cả những gì phân biệt chúng với những ngôi sao khác trên bầu trời là chúng chiếm một khoảng không vũ trụ mà trước đó chưa từng bị chiếm chỗ. Chính nhờ các vết kim châm kì lạ thỉnh thoảng xuất hiện trên bầu trời đêm mà Evans đã phát hiện được các siêu tân tinh.

Để hiểu được sự kỳ công này, hãy tưởng tượng một bàn ăn thông thường được phủ khăn trải bàn màu đen, bạn thả một nhúm muối lên đó. Những hạt muối văng tung tóe này chính là thiên hà của chúng ta. Giờ đây, hãy tưởng tượng chúng ta có 1.500 chiếc bàn như thế – đủ để tạo thành một đường thẳng dài hai dặm – trên mỗi mặt bàn đều có một nhúm muốn được thả ngẫu nhiên. Giờ đây, hãy thêm một hạt muối vào bất cứ chiếc bàn nào và để Bob Evans đi qua. Trong tích tắc, ông sẽ tìm thấy nó. Hạt muối này là một siêu tân tinh.

Evans là một thiên tài đặc biệt đến mức, trong cuốn An Anthropologist on Mars [tạm dịch: Một nhà Nhân chủng học trên sao Hỏa], Oliver Sacks đã dành một đoạn viết về ông trong chương về các nhà bác học tự kỷ – cần chú thích ngay rằng “không có ý nói ông bị tự kỷ”. Evans, người chưa từng gặp Sacks, đã cười lớn trước ý nghĩ này vì cho rằng mình không tự kỷ mà cũng không phải là bác học, nhưng ông không thể giải thích xem tài năng của mình đến từ đâu.

“Đơn giản là có vẻ như tôi có sở trường ghi nhớ vị trí của các vì sao,” ông nói, nhìn thẳng vào mắt tôi như tỏ ý xin lỗi, khi tôi tới thăm vợ chồng ông, ở căn nhà gỗ đẹp như tranh nằm ở ven ngôi làng yên tĩnh Hazelbrook, nơi những lùm cây Australia trải dài bất tận. “Tôi chẳng đặc biệt giỏi thứ gì khác,” ông nói thêm. “Tôi nhớ tên người không tốt lắm.”

“Cả nơi ông ấy để đồ đạc nữa,” Elaine, vợ ông, nói vọng ra từ bếp. Ông lại gật đầu và mỉm cười, sau đó hỏi liệu tôi có muốn xem qua kính viễn vọng của ông không. Tôi đã tưởng Evans có cả một đài quan sát hoàn hảo ở sau nhà – một Mount Wilson hoặc Palomar thu nhỏ, với mái vòm dốc và những chiếc ghế xoay vô cùng thoải mái. Thế nhưng, ông đã không đưa tôi ra ngoài mà đi vào một căn phòng chật chội gần nhà bếp, nơi ông để sách vở, tài liệu và cũng là nơi chiếc kính viễn vọng của ông – một khối trụ màu trắng có cùng kích cỡ và hình dáng như một thùng chứa nước nóng của mọi gia đình – được đặt trên một chiếc giá xoay tự tạo bằng ván ép. Khi muốn quan sát, ông sẽ mang chúng lên sân thượng nhỏ phía trên nhà bếp bằng hai chuyến. Giữa phần nhô ra của mái nhà và những tán cây bạch đàn rậm rạp đang vươn lên từ sườn dốc phía dưới, ông chỉ có một chỗ nhỏ bằng thùng thư để quan sát bầu trời, nhưng theo ông như vậy là quá đủ. Từ nơi này, khi bầu trời trong xanh và Mặt Trăng không quá rực rỡ, ông đã tìm ra các siêu tân tinh.

Thuật ngữ siêu tân tinh được đưa ra vào những năm 1930 bởi một nhà vật lý thiên văn lớn tuổi là Fritz Zwicky. Sinh ra ở Bulgaria và lớn lên ở Thụy Sĩ, Zwicky đến Học viện Công nghệ California vào những năm 1920 và từng rất nổi bật, vì tính cách thô lỗ và tài năng kỳ dị. Ông không hề tỏ ra thông minh một cách nổi bật và nhiều đồng nghiệp cho rằng ông chẳng hơn gì “một gã hề khó chịu”. Là một tín đồ của việc rèn luyện sức khỏe, ông sẵn sàng chống đẩy một tay ở ngay sàn nhà ăn của học viện hay bất cứ nơi công cộng nào nhằm chứng minh nam tính của mình trước bất kỳ ai tỏ ý nghi ngờ. Ông có tiếng là người hung dữ, tính cách này khiến người khác cảm thấy bị đe dọa đến mức cộng sự thân cận nhất của ông, một người đàn ông nhỏ bé tên là Walter Baade, đã từ chối làm việc riêng với ông. Chưa kể, Zwicky còn kết tội Baade, một người Đức, là người của Quốc xã, dù hoàn toàn không phải vậy. Ít nhất có một lần, Zwicky đã dọa giết Baade, người làm việc trên đồi tại Đài quan sát Mount Wilson, nếu còn để ông nhìn thấy anh ta trong khuôn viên học viện.

Tuy vậy, Zwicky cũng có tầm nhìn của những trí tuệ xán lạn nhất. Đầu những năm 1930, ông chuyển hướng chú ý sang vấn đề mà từ lâu đã khiến các nhà thiên văn học phải bối rối: những chấm sáng khó hiểu thỉnh thoảng lại xuất hiện hay những ngôi sao mới. Ông băn khoăn không biết liệu neutron – các hạt nhỏ hơn nguyên tử được James Chadwich phát hiện tại Anh, vừa mới lạ lại vừa thời thượng – có phải là trung tâm của vạn vật. Có vẻ như nếu một ngôi sao thu nhỏ tới một mức mật độ như trong hạt nhân nguyên tử, kết quả sẽ là một lõi được nén đến mức khó tin. Các nguyên tử thực tế sẽ va đập vào nhau, khiến các electron bị ép vào hạt nhân, tạo thành các neutron. Bạn sẽ có một ngôi sao neutron. Hãy tưởng tượng một triệu viên đạn súng thần công hạng nặng được nén xuống cỡ một viên đá cẩm thạch – ồ, chúng ta vẫn khó tưởng tưởng quá. Lõi của một ngôi sao neutron có mật độ cao đến mức một thìa vật chất được lấy ra từ nó cũng sẽ nặng hơn 500 triệu tấn. Chỉ một thìa thôi! Còn hơn thế nữa. Zwicky nhận thấy rằng sau sự lụi tàn của một ngôi sao, sẽ có một năng lượng khổng lồ được giải phóng – đủ để tạo ra một vụ nổ lớn nhất trong vũ trụ. Ông gọi những vụ nổ này là siêu tân tinh. Chúng sẽ là – và thật sự là – những sự kiện lớn nhất về sự tạo thành.

Vào ngày 15 tháng Một năm 1934, tạp chí Physical Review đã đăng một bản tóm tắt bài thuyết trình của Zwicky và Baade, được thực hiện vào tháng trước tại Đại học Stanford. Dù nó cực kỳ ngắn – chỉ là một đoạn văn dài 24 dòng – nhưng phần tóm tắt này lại là điểm khởi đầu cho một môn khoa học: lần đầu tiên nó đề cập tới siêu tân tinh và các ngôi sao neutron; giải thích một cách thuyết phục cách thức hình thành của chúng; tính toán chính xác quy mô của các vụ nổ; và như một đoạn kết được tặng thêm, đã liên kết các vụ nổ siêu tân tinh với sự ra đời của một hiện tượng bí ẩn mới mang tên tia vũ trụ, thứ gần đây được phát hiện là tồn tại rất nhiều trong vũ trụ. Các ý tưởng này đều mang tính cách mạng, nói một cách khiêm tốn là như vậy. Sự tồn tại của các ngôi sao neutron chỉ được xác nhận sau 34 năm kể từ đó. Các khái niệm tia vũ trụ, dù rất hợp lý, nhưng vẫn chưa được kiểm chứng. Đồng thời, bản tóm tắt này, theo nhà vật lý thiên văn của Học viện Công nghệ California, Kip S. Thorne, là “một trong những lời tiên tri trong lịch sử của hai ngành vật lý và thiên văn học.”

Điều thú vị là, Zwicky hầu như không hiểu tại sao những hiện tượng này lại xảy ra. Theo Thorne, “ông không hiểu các quy luật vật lý đủ rõ để chứng minh cho các ý tưởng của mình”. Tài năng của Zwicky là đưa ra các ý tưởng lớn. Những người khác – thường là Baade – sẽ phải đảm đương các phần tính toán kèm theo.

Zwicky cũng là người đầu tiên nhận thấy rằng gần như không có đủ trọng lực để kết dính các thiên hà với nhau, vì thế phải tồn tại loại ảnh hưởng hấp dẫn khác – thứ mà ngày nay chúng ta gọi là vật chất tối. Ông không nhận thấy rằng nếu một ngôi sao thu nhỏ đủ để ánh sáng không thể thoát ra khỏi lực hấp dẫn khủng khiếp của nó, chúng ta sẽ có một lỗ đen. Không may là, do hầu hết đồng nghiệp đều có thái độ khinh thị ông, nên những ý tưởng này không thu hút được sự chú ý của ai. Năm năm sau, khi Robert Oppenheimer vĩ đại bắt đầu chú ý tới các ngôi sao neutron trong một bài viết nổi bật, nhưng ông không hề trích dẫn chút nào công trình của Zwicky, dù Zwicky đã dành nhiều năm để nghiên cứu về vấn đề này ở một văn phòng ngay cuối hành lang. Những lý giải của Zwicky về vật chất tối không được chú ý cho đến gần bốn thập kỷ sau. Chúng ta chỉ có thể đoán rằng ông đã phải chống đẩy rất nhiều trong khoảng thời gian này.

Điều bất ngờ là khi định khám phá bầu trời, chúng ta mới nhận ra mình biết ít về vũ trụ đến nhường nào. Nếu nhìn từ Trái Đất bằng mắt thường, chúng ta sẽ chỉ nhìn thấy khoảng 6.000 ngôi sao, và từ một điểm bất kỳ, con số này vào khoảng 2.000. Với ống nhòm, số các ngôi sao mà bạn có thể nhìn thấy từ một điểm sẽ tăng lên tới khoảng 50.000, còn với một chiếc kính viễn vọng 2in.1 nhỏ, con số này lên đến 300.000. Với một chiếc kính viễn vọng 16 in., như chiếc mà Evans sử dụng, bạn bắt đầu không còn đếm các vì sao mà là các thiên hà. Từ sân thượng nhà mình, Evans cho rằng ông có thể nhìn thấy từ 50.000 cho tới 100.0000 thiên hà, trong đó mỗi thiên hà bao gồm hàng chục tỷ ngôi sao. Tất nhiên đây là những con số đáng nể, mặc dù vậy, các siêu tân tinh vẫn cực kỳ hiếm. Một ngôi sao có thể sáng suốt hàng tỷ năm, nhưng nó sẽ chết chỉ một lần và rất nhanh, chỉ vài ngôi sao sẽ phát nổ khi chết. Hầu hết chúng đều lụi tàn lặng lẽ như một đám lửa trại lúc bình minh. Trong một thiên hà điển hình, gồm hàng trăm tỷ ngôi sao, một siêu tân tinh sẽ xuất hiện một lần sau khoảng 200 đến 300 năm. Tìm kiếm một siêu tân tinh, vì vậy, phần nào giống như việc đứng trên đài quan sát của tòa nhà Empire State và dùng một chiếc kính viễn vọng rà khắp cửa sổ các nhà ở khu Manhattan với hy vọng bắt gặp ai đó đang thắp nến mừng sinh nhật lần thứ 21.

1. 1inch (1in) = 2,54cm.

Vì thế, khi một linh mục ăn nói nhỏ nhẹ và luôn tràn đầy hy vọng liên lạc để hỏi xem liệu họ có sơ đồ phân bố khu vực nào sử dụng được để săn siêu tân tinh hay không, cộng đồng thiên văn học nghĩ hẳn là ông bị mất trí. Khi đó, Evans sở hữu một chiếc kính viễn vọng 10in – một kích cỡ đáng nể cho việc ngắm sao nghiệp dư, nhưng không phải loại có thể giúp người ta nghiên cứu thiên văn học nghiêm túc – mà ông còn đang định tìm kiếm một trong những hiện tượng rất hiếm thấy của vũ trụ. Trong suốt lịch sử thiên văn học trước khi Evans bắt đầu tìm kiếm vào năm 1980, có chưa đến 60 siêu tân tinh được phát hiện. (Tại thời điểm tôi tới thăm ông vào tháng Tám năm 2001, ông vừa đạt mốc siêu tân tinh số 34 do chính ông phát hiện ra; ba tháng sau đó là siêu tân tinh số 35, và đầu năm 2003 là siêu tân tinh số 36).

Tuy nhiên, Evans có một số lợi thế nhất định. Hầu hết những người quan sát, đa số nói chung, đều ở bán cầu bắc, vì thế Evans có một khoảng trời riêng rộng rãi cho mình, đặc biệt lại là người đầu tiên. Ông cũng có ưu thế về tốc độ sắp xếp công cụ thiên văn và một trí nhớ kì lạ. Những chiếc kính thiên văn lớn đều cồng kềnh, và phần lớn thời gian vận hành chúng là để đưa chúng vào vị trí. Evans có thể xoay chiếc kính viễn vọng nhỏ cỡ 16in. của mình như một khẩu súng ngắm trong chưa đến hai giây, và hướng nó vào bất cứ đâu trên bầu trời. Nhờ đó, ông có thể quan sát khoảng 400 thiên hà trong một buổi tối, trong khi những chiếc kính thiên văn chuyên nghiệp may ra thì quan sát được từ 50 tới 60 thiên hà.

Tìm kiếm siêu tân tinh gần như đồng nghĩa với việc không bao giờ tìm thấy chúng. Từ năm 1980 tới năm 1996, mỗi năm ông có khoảng hai phát hiện – không phải là một thành quả lớn cho hàng trăm đêm mải miết tìm kiếm. Có lần, ông đã tìm thấy ba siêu tân tinh trong vòng 15 ngày, nhưng ông có khi mất ba năm mà chẳng tìm thấy gì.

“Thật ra việc không tìm thấy gì cũng có giá trị nhất định,” ông nói. “Nó giúp những nhà thiên văn học tính được mức độ biến đổi của các thiên hà. Đây là một trong những lĩnh vực hiếm hoi nơi mà sự thiếu vắng bằng chứng lại chính là bằng chứng.”

Trên chiếc bàn bên cạnh kính viễn vọng là một tập ảnh và bài báo liên quan tới công việc mà ông theo đuổi, ông đã cho tôi xem vài tấm trong đó. Nếu đã từng lướt qua những ấn bản nổi tiếng về thiên văn học, mà đến một lúc nào đó bạn sẽ như thế, bạn sẽ biết rằng nhìn chung chúng đầy ắp những hình ảnh rực rỡ của những tinh vân xa xôi và những đám mây được chiếu rọi như trong truyện cổ tích bằng thứ ánh sáng lộng lẫy và sống động nhất. Những bức ảnh về công việc của Evans không giống vậy chút nào. Chúng chỉ là những bức ảnh đen trắng nhòe nhoẹt với một vài điểm có quầng sáng. Một trong những bức ông chỉ cho tôi là hình ảnh một chòm sao với thứ ánh sáng mờ nhạt ẩn khuất đến mức tôi phải ghé sát mặt vào mới phân biệt được. Evans nói với tôi rằng đây là một ngôi sao trong chòm sao Fornax thuộc thiên hà được giới thiên văn ký hiệu là NGC1365 (NGC là viết tắt của Danh mục chung mới – New General Catalogue, nơi chúng được ghi chép lại. Trước kia, đó là một cuốn sách dày trên bàn của ai đó tại Dublin; còn ngày nay, khỏi cần phải nói, nó là một cơ sở dữ liệu). Trong 60 triệu năm, ánh sáng từ sự sụp đổ ngoạn mục của ngôi sao này đã chu du không ngừng qua không gian, cho đến một đêm tháng Tư năm 2001, nó tới Trái Đất dưới dạng một luồng hào quang, nguồn sáng nhỏ nhất trên bầu trời đêm. Tất nhiên, chính Robert Evans, từ nơi sườn đồi ngát mùi bạch đàn, là người đã phát hiện ra nó.

“Những điều ấy làm tôi rất vui lòng,” Evans nói, “khi nghĩ tới việc ánh sáng phải chu du hàng triệu năm trong vũ trụ và chính vào thời điểm nó tới Trái Đất, có ai đó nhìn lên đúng khoảng trời đó và thấy nó. Đúng là một sự kiện trọng đại cần có người chứng kiến.” Các siêu tân tinh làm được nhiều hơn việc chỉ đem lại cảm giác về sự kỳ diệu. Chúng xuất hiện dưới một vài dạng khác nhau (một trong số đó được Evans phát hiện), và trong số này, có một loại đặc biệt được gọi là siêu tân tinh Ia, có ý nghĩa rất quan trọng với thiên văn học bởi các siêu tân tinh này luôn nổ theo cùng một cách, với cùng một khối lượng tới hạn [khoảng 1.38 lần khối lượng mặt trời]. Vì thế, chúng có thể được gọi là những “ngọn nến tiêu chuẩn” – được sử dụng làm chuẩn mực để đo độ sáng (nghĩa là cả khoảng cách tương đối) của các ngôi sao khác và để đo độ giãn nở của vũ trụ.

Vào năm 1987, Saul Perlmutter tại phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley, California, người đang cần nhiều thông tin về siêu tân tinh Ia hơn những gì các quan sát thực tế lúc đó có thể cung cấp, đã bắt đầu tìm kiếm một cách có hệ thống hơn để phát hiện ra chúng. Perlmutter thiết lập một hệ thống hiện đại sử dụng máy tính và các thiết bị tích điện kép [Charge-Coupled Device − CCD] tinh vi – mà về cơ bản, đó là các máy ảnh kỹ thuật số chất lượng cao. Hệ thống này tự động săn tìm siêu tân tinh. Các kính thiên văn giờ đây có thể chụp hàng nghìn bức ảnh và để máy tính tìm ra những điểm cho thấy một vụ nổ siêu tân tinh. Trong 5 năm, với công nghệ mới, Perlmutter và các đồng nghiệp tại Berkeley đã tìm thấy 42 siêu tân tinh. Giờ đây, ngay cả những người không chuyên cũng có thể sử dụng thiết bị tích điện kép để tìm kiếm siêu tân tinh. “Với một CCD, bạn có thể hướng kính viễn vọng lên trời và đi xem ti-vi,” Evans nói với đôi chút chán nản. “Nó khiến việc này mất hết cả lãng mạn.”

Tôi hỏi ông liệu ông có định áp dụng công nghệ mới này không. “Ồ, không,” ông nói, “Tôi quá yêu thích cách làm của mình. Bên cạnh đó,” – ông gật gù nhìn bức ảnh chụp siêu tân tinh mới nhất của mình và mỉm cười – “đôi lúc tôi vẫn có thể thắng họ.”

Câu hỏi xuất hiện một cách tự nhiên là: điều gì sẽ xảy ra nếu một ngôi sao nổ ngay gần chúng ta? Hàng xóm gần nhất của chúng ta, như chúng ta đã biết, là Alpha Centauri, cách chúng ta 4,3 năm ánh sáng. Tôi tưởng tượng rằng nếu ở đó xảy ra một vụ nổ, thì sẽ phải mất 4,3 năm chúng ta mới nhìn thấy ánh sáng của sự kiện trọng đại này xẹt qua bầu trời như một chiếc hộp khổng lồ bung nắp. sẽ như thế nào nếu chúng ta có 4 năm 4 tháng để chờ một số phận không tránh khỏi đổ ụp xuống đầu, biết rằng cuối cùng chuyện đó nhất định sẽ xảy ra, và khiến tất cả chúng ta tan xương nát thịt? Liệu mọi người có còn đi làm? Liệu nông dân có còn trồng cấy? Và liệu còn ai mang lương thực tới các cửa hàng?

Nhiều tuần sau, ở thị trấn vùng New Hampshire, nơi tôi sống khi đó, tôi đã đặt câu hỏi này cho John Thorstensen, một nhà thiên văn học ở Dartmouth College. “Ồ không,” ông vừa nói vừa cười lớn. “Tin tức về một sự kiện như thế sẽ truyền đi với tốc độ ánh sáng và mức độ tàn phá của nó cũng như vậy, nghĩa là mọi người sẽ biết về nó và chết vì nó trong cùng một khoảnh khắc. Nhưng đừng lo, bởi chuyện đó sẽ không bao giờ xảy ra.”

Để một vụ nổ siêu tân tinh có thể giết được bạn, ông giải thích, bạn phải ở vị trí “rất rất gần nó” – nghĩa là cách 10 năm ánh sáng. “Mối đe dọa sẽ đến từ các loại bức xạ – chẳng hạn các tia vũ trụ.” Chúng sẽ tạo ra các cực quang vô cùng lớn, và những bức màn ánh sáng ma quái sẽ tràn ngập bầu trời. Điều này không có gì tốt đẹp cả. Bất cứ thứ gì đủ khả năng tạo ra buổi trình diễn đó cũng có thể thổi bay từ quyển, lớp vỏ khí vẫn luôn bảo vệ Trái Đất khỏi các tia cực tím và các cuộc tấn công khác đến từ vũ trụ. Nếu mất đi từ quyển, bất cứ ai không may bước ra ngoài ánh sáng mặt trời sẽ lập tức có một làn da giống như một chiếc pizza bị nướng cháy.

“Lý do để chúng ta có thể tin chắc rằng một sự kiện như vậy sẽ không xảy ra trong vùng thiên hà của mình,” Thorstensen nói, “là vì trước hết phải có một loại ngôi sao đặc biệt mới có thể tạo ra một siêu tân tinh. Một ngôi sao kiểu này phải có kích thước gấp từ 10 đến 20 lần Mặt Trời của chúng ta, mà chúng ta hiện không thấy có thứ gì đạt đến kích thước yêu cầu đó ở khoảng cách gần như vậy. May mắn thay, vũ trụ thật rộng lớn.” Ứng cử viên tiềm năng nhất là Betelgeuse, vì những tiếng phù phù của nó suốt nhiều năm nay cho thấy hẳn là có điều bất ổn thú vị nào đó đang xảy ra với nó. Tuy nhiên, Betelgeuse cách chúng ta tận 15.000 năm ánh sáng.

Theo những gì được ghi ghép lại, chỉ có khoảng vài lần các siêu tân tinh ở đủ gần để chúng ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Một là vụ nổ năm 1054, tạo ra tinh vân Crab. Một trường hợp khác xảy ra vào năm 1604 đã tạo ra một ngôi sao đủ sáng để có thể nhìn thấy vào ban ngày trong suốt ba tuần. Trường hợp gần đây nhất là vào năm 1987, khi một siêu tân tinh lóe sáng ở một vùng trong vũ trụ được biết đến với cái tên Đám Mây Megallan Lớn, song chỉ có thể nhìn thấy lờ mờ từ Bán cầu Nam – và nó có khoảng cách an toàn với chúng ta, tới 169.000 năm ánh sáng.

Các siêu tân tinh rất quan trọng với chúng ta. Nếu không có chúng, chúng ta đã không ở đây. Bạn còn nhớ câu hỏi hóc búa ở phần cuối chương 1 chứ? Đó là vụ nổ Big Bang tạo ra rất nhiều các loại khí nhẹ nhưng không có các nguyên tố nặng. Chúng tới sau, nhưng trong một thời gian rất dài không ai biết được chúng đến sau như thế nào. Vấn đề là bạn cần thứ gì đó thật nóng – nóng hơn cả lõi của những ngôi sao nóng nhất – để ép cácbon thành sắt và các nguyên tố khác, mà nếu thiếu chúng, chúng ta sẽ có một thế giới phi vật chất buồn bã. Các siêu tân tinh đã đem lại câu trả lời và chính một nhà thiên văn học người Anh có tính cách lập dị không khác gì Fritz Zwicky đã tìm ra.

Ông là Fred Hoyle, sinh ra ở Yorkshire. Khi qua đời năm 2001, ông được mô tả trong cáo phó trên tạp chí Nature là một “nhà thiên văn học và người gây tranh cãi”, và chắc chắn trong ông tồn tại cả hai con người này. Theo mẩu cáo phó này, ông “tham gia những cuộc tranh cãi gần như suốt cuộc đời mình” và “để tên mình dính vào nhiều thứ rác rưởi.” Chẳng hạn, ông kết tội một cách vô căn cứ rằng hóa thạch chim thủy tổ, bảo bối của Bảo tàng Lịch sử Quốc gia, là đồ giả. Điều này khiến các nhà cổ sinh vật học của bảo tàng nổi giận vì phải trả lời điện thoại của các nhà báo trên toàn thế giới. Ông cũng tin rằng Trái Đất được gieo mầm từ vũ trụ không chỉ bằng sự sống mà cả các bệnh tật, chẳng hạn cúm và dịch hạch, có lần còn đưa ra ý tưởng rằng con người tiến hóa với lỗ mũi hướng xuống để tránh các tác nhân gây bệnh từ vũ trụ rơi vào.

Ông cũng chính là người đã đưa ra thuật ngữ Big Bang trong một lần bông đùa trên sóng phát thanh vào năm 1952. Ông chỉ ra rằng hiểu biết của chúng ta về vật lý không đủ để giải thích tại sao vạn vật sau khi tụ hội về một điểm bỗng nở phình một cách dữ dội. Hoyle ủng hộ một lý thuyết về trạng thái bền vững, trong đó vũ trụ không ngừng giãn nở và tạo ra các vật chất mới trong quá trình đó. Hoyle cũng nhận ra rằng nếu các ngôi sao phát nổ, chúng sẽ tạo ra một nhiệt lượng khổng lồ – 100 triệu độ hoặc hơn, đủ để bắt đầu tạo ra các nguyên tố nặng hơn trong một quá trình được gọi là tổng hợp hạt nhân. Vào năm 1957, trong khi làm việc với những người khác, Hoyle đã chỉ ra cách những nguyên tố nặng hơn được tạo ra trong các vụ nổ siêu tân tinh. Nhờ công trình này, W. A. Fowler, một trong các cộng sự của ông, đã được trao giải Nobel. Còn Hoyle, thật đáng tiếc, không nhận được gì.

Theo lý thuyết của Hoyle, một ngôi sao phát nổ sẽ tạo ra nhiệt lượng đủ để tạo ra các nguyên tố mới và thổi tung chúng vào vũ trụ, nơi chúng sẽ cấu thành các đám mây thể khí − hay còn được gọi là những đám bụi vũ trụ − và cuối cùng có thể hợp nhất thành các hệ Mặt Trời mới. Với các lý thuyết mới, dường như cuối cùng chúng ta đã có thể xây dựng những bối cảnh hợp lý chỉ ra tại sao chúng ta lại có mặt tại đây. Điều mà hiện nay chúng ta nghĩ rằng mình biết là:

Khoảng 4,6 tỷ năm trước, một xoáy khí và bụi khổng lồ với bề rộng khoảng 24 tỷ km đã tích tụ trong vũ trụ nơi chúng ta đang sống và bắt đầu tổ hợp lại. Gần như tất cả – 99,9% khối lượng của hệ Mặt Trời – được dùng để tạo ra Mặt Trời. Từ những nguyên liệu trôi nổi còn sót lại, có hai hạt nhỏ trôi tới gần nhau đủ để bị kết hợp bởi các lực tĩnh điện. Đây là thời điểm hành tinh của chúng ta được thai nghén. Trên khắp hệ Mặt Trời lúc đó, điều tương tự đã xảy ra. Các hạt bụi đâm vào nhau tạo thành các khối lớn hơn. Cuối cùng, các khối này đủ lớn để được gọi là các tiểu hành tinh. Vì không ngừng đâm va, chúng bị đứt gãy, tách lìa hoặc tái kết hợp theo vô số cách hoán vị ngẫu nhiên, nhưng trong mỗi lần đối đầu sẽ có một kẻ chiến thắng, và một vài trong số những kẻ chiến thắng đó đủ lớn để chiếm lĩnh quỹ đạo mà chúng xoay quanh. Tất cả xảy ra rất nhanh. Để từ một đám bụi trở thành một tiểu hành tinh với đường kính hàng trăm kilômét, theo tính toán chỉ mất khoảng vài chục nghìn năm. Chỉ trong 200 triệu năm hoặc ít hơn, Trái Đất về cơ bản đã hình thành, cho dù vẫn còn nóng chảy và chịu sự bắn phá liên tục của các mảnh vỡ vẫn đang trôi nổi xung quanh.

Tại thời điểm này, khoảng 4,4 tỷ năm trước, một vật thể có kích thước bằng sao Hỏa đã đâm vào Trái Đất, và thổi bay một lượng vật chất đủ để tạo thành một khối cầu đồng hành, đó chính là Mặt Trăng. Người ta cho rằng trong nhiều tuần, các vật chất bị bắn ra đã hợp nhất để tạo thành một khối, nó đã trở thành khối cầu đá đồng hành với chúng ta cho tới nay chỉ trong một năm. Hầu hết các vật chất của Mặt Trăng được cho là từ phần vỏ của Trái Đất chứ không phải phần lõi, nên Mặt Trăng có rất ít sắt trong khi Trái Đất lại có rất nhiều. Lý thuyết này, rất tình cờ, tuy có vẻ mới mẻ, nhưng thực ra đã được giáo sư Reginald Daly của Đại học Harvard đưa ra lần đầu từ những năm 1940. Điều mới mẻ duy nhất là gần đây người ta mới chú ý tới nó.

Khi Trái Đất chỉ bằng khoảng một phần ba kích thước hiện nay của nó, có thể nó đã bắt đầu hình thành khí quyển, chủ yếu bao gồm cácbon điôxít, nitơ, mêtan và lưu huỳnh. Đó không phải là những nguyên tố cần cho sự sống, nhưng chính từ hỗn hợp độc hại này, sự sống đã hình thành. Cacbon điôxít là loại khí gây hiệu ứng nhà kính cực mạnh. Đây lại là một điều tốt bởi khi đó Mặt Trời rất yếu. Nếu không có hiệu ứng nhà kính, thì Trái Đất có thể đã bị đóng băng vĩnh viễn, và sự sống chẳng bao giờ có cơ hội đặt chân tới đây.

Trong khoảng 500 triệu năm tiếp theo, Trái Đất non trẻ liên tục bị tấn công bởi các sao chổi, thiên thạch và các mảnh vỡ thiên hà khác, nhờ đó chúng ta có nước để lấp đầy các đại dương, có các thành phần cần thiết để tạo ra sự sống, và nhờ đó sự sống vẫn đang tiếp diễn. Như thể một vài chiếc túi nhỏ đựng hóa chất bỗng dưng bị lắc mạnh và trở nên sinh động. Hành trình của chúng ta bắt đầu từ đây.

Bốn tỷ năm sau, loài người bắt đầu đặt câu hỏi về cách thức mọi thứ đã xảy ra. Đó cũng là điểm tiếp theo mà câu chuyện này dẫn chúng ta tới.