Một nghiên cứu mới cho thấy vũ trụ đang giãn nở nhanh hơn từ 5% đến 9% so với những gì mà các nhà thiên văn học đã nghĩ.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 1: Hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian Hubble về thiên hà UGC 9391, là thiên hà chứa các ngôi sao biến quang Cepheid và các siêu sao mới mà các nhà khoa học đã sử dụng nghiên cứu để tính toán giá trị mới chính xác của hằng số Hubble. Credit: NASA, ESA, and L. Frattare (STScI).

"Phát hiện kinh ngạc này có thể là một đầu mối quan trọng để hiểu phần bí ẩn của vũ trụ tạo thành từ 95% của mọi thứ và không phát ra ánh sáng, chẳng hạn như năng lượng tối, vật chất tối và bức xạ tối", trưởng nhóm nghiên cứu Adam Riess, một nhà vật lý thiên văn tại Viện Khoa học Kính thiên văn Vũ trụ (Space Telescope Science Institute) và tại trường Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, cho biết.

Riess, người đã cùng đoạt giải Nobel vật lý năm 2011 trao cho nghiên cứu phát hiện sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc, cùng với các đồng nghiệp đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA để nghiên cứu 2400 ngôi sao Cepheid và 300 siêu sao mới loại Ia.

Có hai kiểu khác nhau của "thước đo vũ trụ" (cosmic yardsticks) cho phép các nhà khoa học đo đạc khoảng cách trong vũ trụ. các sao Cepheid tạo xung ở tỷ lệ liên quan đến độ sáng thực của chúng, và các siêu sao mới loại Ia - là các vụ nổ mạnh mẽ đánh dấu cái chết của các ngôi sao khổng lồ - bùng cháy lên với độ sáng phù hợp.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 2: Hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian Hubble cho thấy vị trí các ngôi sao biên quang Cepheid (vòng tròn đỏ) và một siêu sao mới loại Ia (dấu "x" màu xanh) trong thiên hà UGC 9391. Các nhà thiên văn học đã nghiên cứu các "thước đo vũ trụ" này và ở những nơi khác để tính toán tốc độ giãn nở nhanh hơn của vũ trụ. Credit: NASA, ESA, and A. Riess (STScI/JHU).

Công việc này đã cho phép nhóm nghiên cứu xác định khoảng cách của 300 siêu sao mới nằm ở các thiên hà khác nhau. Sau đó, các nhà nghiên cứu so sánh những con số này với sự giãn nở của không gian, thứ được tính toán bằng cách đo đạc ánh sáng từ các thiên hà xa xôi kéo giãn ra khi nó di chuyển ra xa so với Trái Đất (dịch chuyển đỏ), để xác định tốc độ giãn nở của vũ trụ - một giá trị được gọi là hằng số Hubble, được đặt theo tên của nhà thiên văn học Hoa Kỳ Edwin Hubble.

Giá trị mới và chính xác chưa từng có của hằng số Hubble là 73.2 km/giây/megaparsec (mỗi megaparsec bằng 3.26 triệu năm ánh sáng). Theo đó thì khoảng cách giữa các đối tượng vũ trụ phải gấp đôi sau mỗi 9.8 tỷ năm, các nhà nghiên cứu cho hay.

Con số mới này cao hơn từ 5% đến 9% so với các ước lượng trước đó của hằng số Hubble, dựa trên các đo đạc bức xạ vi sóng nền vũ trụ - là ánh sáng còn sót lại từ Vụ Nổ Lớn Big Bang hình thành vũ trụ 13.8 tỷ năm trước.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 3: Minh họa cho thấy 3 bước mà các nhà thiên văn học sử dụng để đo đạc tỷ lệ giãn nở của vũ trụ với độ chính xác chưa từng có, làm giảm tổng mức độ không chắc chắn xuống 2.4%. Credit: NASA, ESA, A. Feild (STScI), and A. Riess (STScI/JHU).

Có một số cách giải thích khả thi cho sự khác biệt này, chẳng hạn, một thứ bí ẩn được gọi là năng lượng tối, thứ được cho là nguyên nhân gây ra sự giãn nở ngày một nhanh hơn của vũ trụ, có thể mạnh hơn so với những gì các nhà thiên văn học từng nghĩ. Cũng có khả năng là "bức xạ tối" - một (hoặc một số) dạng hạt hạ nguyên tử siêu nhanh tồn tại rất ngắn sau Vụ Nổ Lớn - có thể đóng vai trò nhất định nhưng vẫn chưa được đưa vào nghiên cứu.

Vật chất tối bí ẩn, được cho là nhiều hơn gấp 4 lần so với vật chất "thông thường" trong vũ trụ, có thể cũng có một vài đặc điểm kỳ lạ chưa được đánh giá. Hoặc có thể có điều gì đó quan trọng đang bị bỏ sót trong lý thuyết hấp dẫn của Einstein.

Tóm lại, có rất nhiều công việc phải làm trước khi các nhà thiên văn học có thể đánh giá đầy đủ ý nghĩa của các kết quả mới phát hiện này.

"Chúng ta biết rất ít về "phần tối" của vũ trụ; việc nghiên cứu cách chúng đẩy và kéo không gian xuyên suốt lịch sử vũ trụ là rất quan trọng", đồng tác giả nghiên cứu Lucas Macri, Đại học Texas A&M, cho biết.

Nghiên cứu mới đã được đồng ý công bố trên Tạp chí Vật lý Thiên văn (The Astrophysical Journal).

Theo Space

Author: Hien PHAN
Nguyên chủ nhiệm CLB Thiên văn Bách khoa - PAC (nay là CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC); Nghiên cứu sinh ngành Vật lý thiên văn tại APC Laboratory, Paris Diderot University, Cộng hòa Pháp.

Bài viết xem nhiều