Vũ trụ đang mở rộng với tốc độ nhanh đáng ngạc nhiên

Một nghiên cứu mới cho thấy vũ trụ hiện đang mở rộng với một tốc độ nhanh hơn so với những gì các nhà khoa học nghĩ trước đây.

Trước đây, các nhà thiên văn đã xác nhận tỷ lệ mở rộng của vũ trụ – một giá trị được gọi là Hằng số Hubble, được đưa ra bởi nhà thiên văn Edwin Hubble người Mỹ – vào khoảng 71,9 km mỗi giây trên megaparsec (một megaparsec vào khoảng 3,26 triệu năm ánh sáng).

Hình ảnh quasar RXJ1131-1231 nằm ở xa bởi Kính Viễn vọng Không gian Hubble. Thiên hà nằm phía trước cùng với quasar nằm phía sau tạo nên cung sáng bên trái hình, hiện tượng này được gọi là thấu kính hấp dẫn. Thấu kính hấp dẫn cho phép các nhà khoa học đưa ra ước tính mới về tốc độ mở rộng của vũ trụ. Hình ảnh: ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.
Hình ảnh quasar RXJ1131-1231 nằm ở xa bởi Kính Viễn vọng Không gian Hubble. Thiên hà nằm phía trước cùng với quasar nằm phía sau tạo nên cung sáng bên trái hình, hiện tượng này được gọi là thấu kính hấp dẫn. Thấu kính hấp dẫn cho phép các nhà khoa học đưa ra ước tính mới về tốc độ mở rộng của vũ trụ.
Hình ảnh: ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.

Một con số phù hợp hơn với một tính toán hợp lý hơn đã được công bố vào năm ngoái bởi một nhóm nghiên cứu khác, được dẫn đầu bởi Adam Riess – người từng đoạt giải thưởng Nobel Vật lý.

Nhưng bây giờ, một con số khác thậm chí còn lớn hơn đã được đưa ra bằng cách đo đạc bởi vệ tinh Planck của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu vào năm 2015. Con số vào khoảng 66,9 km mỗi giây trên mỗi megaparsec.

Lý do về sự khác biệt này vẫn chưa rõ ràng vào lúc này, nhưng những số liệu khác nhau từ các nhóm nghiên cứu khác nhau đều có thể đưa ra một đầu mối chung sau khi phân tích.

Để đưa ra con số ước tính mới, nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Sherry Suyu công tác tại Viện nghiên cứu Vật lý thiên văn Max Planck ở Đức và Frédéric Courbin thuộc Viện Nghiên cứu Công nghệ Federal ở Thụy Sĩ, đã tìm hiểu về lý do tại sao các thiên hà nằm gần lại bẻ cong ánh sáng từ các quasar hay lõi của các thiên hà cực sáng nằm ở xa.

Suyu, Courbin và cộng sự của họ đã sử dụng Kính Viễn vọng Không gian Hubble và kính Viễn vọng Không gian Spitzer của NASA, cũng như những đài quan sát trên mặt đất để thực hiện nghiên cứu này.

“Phương pháp của chúng tôi là cách đơn giản nhất và trực tiếp để đo hằng số Hubble, vì nó chỉ sử dụng hình học và thuyết tương đối mà không có những giả định khác”, Courbin cho biết trong một thông cáo.

Thấu kính hấp dẫn diễn ra khi ánh sáng từ một ngôi sao ở xa bị bẻ cong bởi lực hấp dẫn của một thiên hà nằm gần hơn so với góc nhìn từ Trái Đất. Hình ảnh: ESA/Hubble, NASA.
Thấu kính hấp dẫn diễn ra khi ánh sáng từ một ngôi sao ở xa bị bẻ cong bởi lực hấp dẫn của một thiên hà nằm gần hơn so với góc nhìn từ Trái Đất.
Hình ảnh: ESA/Hubble, NASA.

Riess và nhóm của ông đã phân tích những quan sát của kính Hubble về hai loại “thước đo vũ trụ” khác nhau – các siêu tân tinh loại Ia (một vụ nổ sao có độ sáng thích hợp) và các sao Cepheid, là những ngôi sao biến quang có độ sáng gần đúng với độ sáng thực tế của chúng.

Tuy nhiên, hằng số Planck là một phép chiếu dựa trên các số đo từ tính toán bức xạ phông vi sóng vũ trụ của các tàu vũ trụ, chúng là những ánh sáng còn sót lại đến ngày nay của Vụ nổ lớn đã tạo nên vũ trụ vào 13,82 tỷ năm trước.

Vì thế, sự khác biệt giữa những con số ước tính của hằng số Hubble có thể phản ánh về việc những nhà thiên văn trước đây không hiểu rõ về vũ trụ sơ khai, hay đã có gì đó thay đổi từ lúc đó đến nay. Ví dụ như năng lượng tối, một lực bí ẩn mà gây nên sự giãn nở của vũ trụ, đã phát triển rất nhiều trong thời gian dài, những thành viên nhóm nghiên cứu của Riess cho biết.

Hình ảnh 5 thấu kính hấp dẫn được tạo từ 5 quasar bị bẻ cong ánh sáng bởi 5 thiên hà. Những quan sát về các thấu kính hấp dẫn cho phép xác định được hằng số Hubble một cách độc lập và xác định rằng vũ trụ đang mở ra với tốc độ nhanh hơn so với kiến thức trước đây. Hình ảnh: ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.
Hình ảnh 5 thấu kính hấp dẫn được tạo từ 5 quasar bị bẻ cong ánh sáng bởi 5 thiên hà. Những quan sát về các thấu kính hấp dẫn cho phép xác định được hằng số Hubble một cách độc lập và xác định rằng vũ trụ đang mở ra với tốc độ nhanh hơn so với kiến thức trước đây.
Hình ảnh: ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.

Sự khác biệt cũng có thể được gây ra bởi vật chất tối, một loại vật chất vô hình mà các nhà thiên văn cho rằng chúng có số lượng nhiều hơn những vật chất thông thường trong vũ trụ này, chúng có đặc điểm chưa rõ, chúng là những lỗ hỗng trong lý thuyết mà trong thuyết tương đối của Einstein đã nhắc đến.

“Tỷ lệ độ mở rộng vũ trụ hiện đang được đo đạc bằng nhiều cách khác nhau với độ chính xác cao, những sai lệch thực tế chỉ có thể nằm trong phạm vi bên ngoài các kiến thức đã biết của chúng ta ngày nay về vũ trụ”, Suyu cho biết trong buổi họp báo.

Suyu, Courbin cùng các đồng nghiệp của mình công bố phát hiện này trong năm bài nghiên cứu được xuất bản trên Nguyệt san của Hội Thiên văn Hoàng gia Anh.

Quang Niên
Theo Space
Vũ trụ đang mở rộng với tốc độ nhanh đáng ngạc nhiên Vũ trụ đang mở rộng với tốc độ nhanh đáng ngạc nhiên Reviewed by Quang Niên on 1/31/2017 10:00:00 SA Rating: 5