Vũ trụ là một không gian bao la và đầy bí ẩn, chứa vô số thiên thể. Một trong những hiện tượng hấp dẫn nhất là sự quay của các thiên thể.

Bài viết này sẽ khám phá lý do vì sao các thiên thể lại quay và nguồn gốc năng lượng quay của chúng.

Sự quay của các thiên thể

Hầu hết các thiên thể trong vũ trụ đều có chuyển động quay. Điều này bao gồm các hành tinh, ngôi sao và thậm chí cả các thiên hà. Tuy nhiên, vẫn có một số ngoại lệ — chẳng hạn như một vài tiểu hành tinh và sao chổi nhỏ không có quỹ đạo cố định mà trôi dạt vô định trong không gian. Nhưng nhìn chung, chuyển động quay là một đặc trưng phổ biến của các thiên thể.

Câu hỏi đặt ra là: vì sao các thiên thể lại quay? Câu trả lời nằm ở chính quá trình hình thành của chúng. Vũ trụ khởi đầu bằng vụ Big Bang (Vụ Nổ Lớn) — một sự kiện giải phóng năng lượng khổng lồ, khiến không gian và thời gian giãn nở, vật chất bắt đầu hình thành và chuyển động.

Trong quá trình hình thành các ngôi sao, khối vật chất sụp đổ dưới tác động của lực hấp dẫn sẽ tạo nên một đĩa quay bao quanh lõi trung tâm. Khi đĩa này co lại, momen động lượng góc (angular momentum) được bảo toàn, khiến ngôi sao mới hình thành cùng các hành tinh xung quanh nó bắt đầu quay.

Vai trò của momen động lượng góc

Momen động lượng góc đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sự quay của các thiên thể. Khi vật chất bị hút lại dưới tác dụng của trọng lực để hình thành một ngôi sao hoặc hành tinh, tổng momen động lượng của hệ thống không thể bằng không. Nguyên nhân là do khối vật chất ban đầu không hoàn toàn đứng yên mà đã có một chuyển động nhất định so với tâm sụp đổ.

Theo định luật bảo toàn momen động lượng, tổng momen động lượng của hệ phải được giữ nguyên. Vì vậy, thiên thể được hình thành buộc phải quay.

Ngay cả những vật thể cực kỳ đặc như sao neutron hay lỗ đen cũng không thoát khỏi quy luật này. Một khi một thiên thể bắt đầu quay, nó sẽ tiếp tục quay gần như vô hạn trong môi trường chân không của vũ trụ, nơi không có lực cản đáng kể nào làm chậm nó lại. Tuy nhiên, các yếu tố bên ngoài, chẳng hạn như tương tác hấp dẫn với những thiên thể khác, có thể khiến tốc độ quay của nó thay đổi theo thời gian.

Sự thay đổi theo thời gian

Chuyển động quay của các thiên thể không hoàn toàn bất biến. Ví dụ, Trái Đất đã thay đổi tốc độ quay kể từ khi được hình thành. Momen động lượng ban đầu của Trái Đất xuất phát từ đám mây khí và bụi tạo nên nó.

Qua hàng tỷ năm, quỹ đạo của Trái Đất đã có những thay đổi nhỏ, và tốc độ quay cũng chậm dần lại. Nguyên nhân là do nhiều yếu tố, bao gồm tương tác hấp dẫn với Mặt Trăng và các thiên thể khác.

Ở quy mô lớn hơn, toàn bộ các hệ sao và thiên hà cũng thể hiện chuyển động quay. Trái Đất quay quanh Mặt Trời, hệ Mặt Trời quay quanh tâm Dải Ngân Hà, và Dải Ngân Hà lại là một phần của nhóm thiên hà lớn hơn đang quay quanh một tâm chung. Cấu trúc xoay vòng này mở rộng đến cả những quy mô khổng lồ hơn nữa, chẳng hạn như Siêu đám Virgo (Virgo Supercluster).

Sự quay của các thiên thể là một khía cạnh kỳ diệu của vũ trụ. Nó là hệ quả của định luật bảo toàn momen động lượng trong quá trình hình thành và được duy trì bởi sự thiếu vắng lực cản trong không gian. Hiểu được hiện tượng này giúp chúng ta thấy rõ hơn sự năng động và kết nối lẫn nhau của toàn bộ vũ trụ.