Tốc độ giãn nở của vũ trụ đang chậm lại so với vài tỷ năm trước

Những tín hiệu về tốc độ thay đổi của vũ trụ đã được phát hiện bởi Thiết bị quang phổ năng lượng tối (DESI), đặt trên đỉnh kính viễn vọng tại Đài Thiên văn quốc gia Kitt Peak ở bang Arizona của Mỹ.

 Thiết bị DESI tại Đài Thiên văn quốc gia Kitt Peak ở bang Arizona của Mỹ đã phát hiện các tín hiệu về sự giãn nở của vũ trụ. (Ảnh: AFP).

Vũ trụ vẫn đang giãn nở với tốc độ ngày càng nhanh, nhưng gần đây nó có thể đã chậm lại so với vài tỷ năm trước. Đây là kết quả sơ bộ từ phép đo chính xác nhất về quá trình tiến hóa của vũ trụ được các nhà khoa học công bố ngày 4/4.

Mặc dù những phát hiện ban đầu này vẫn chưa được xác nhận, nhưng nếu được chứng minh là đúng, nó sẽ càng làm tăng thêm sự bí ẩn của năng lượng tối và cho thấy hiểu biết của con người về vũ trụ vẫn còn nhiều mảng khuyết thiếu quan trọng.

Mỗi robot trong số 5.000 robot sợi quang của thiết bị này có thể quan sát một thiên hà trong 20 phút, cho phép các nhà thiên văn lập biểu đồ mà họ gọi là bản đồ 3D lớn nhất từ ​​trước đến nay của vũ trụ.

 DESI đang thực hiện sứ mệnh làm sáng tỏ bản chất của năng lượng tối. (Ảnh: Reuters)

Arnaud de Mattia, một trong những thành viên lãnh đạo của nhóm, giải thích dữ liệu DESI: “Chúng tôi đã đo vị trí của các thiên hà trong cả không gian và thời gian, bởi vì chúng càng ở xa thì chúng ta càng quay ngược thời gian về một vũ trụ trẻ hơn".

Chỉ trong 1 năm đầu tiên trong cuộc khảo sát kéo dài 5 năm, DESI đã vẽ ra một bản đồ bao gồm 6 triệu thiên hà và chuẩn tinh bằng sử dụng ánh sáng chiếu xa tới 11 tỷ năm vào quá khứ của vũ trụ.

Kết quả phát hiện này được công bố tại các hội nghị ở Mỹ và Thụy Sĩ hôm 4/4, trước khi một loạt bài báo khoa học được xuất bản trên Tạp chí Vũ trụ học và Vật lý Hạt thiên văn.

DESI đang thực hiện sứ mệnh làm sáng tỏ bản chất của năng lượng tối – một dạng năng lượng trên lý thuyết được cho là chiếm khoảng 70% vũ trụ. 25% khác của vũ trụ được cấu tạo từ vật chất tối, cũng bí ẩn không kém năng lượng tối, và chỉ 5% còn lại là vật chất bình thường – là tất cả những thứ chúng ta có thể nhìn thấy.

Trong hơn một thế kỷ qua, các nhà khoa học đã xác định rằng vũ trụ bắt đầu giãn nở sau Vụ nổ lớn (Big Bang), cách đây 13,8 tỷ năm. Nhưng vào cuối những năm 1990, các nhà thiên văn học đã bị sốc khi phát hiện ra vũ trụ vẫn tiếp tục giãn nở với tốc độ ngày càng tăng.

Đây là một điều bất ngờ vì lực hấp dẫn từ vật chất – cả bình thường và tối – được cho là đã làm giảm tốc độ giãn nở của vũ trụ.

Rõ ràng là có thứ gì đó đang làm cho vũ trụ giãn nở với tốc độ ngày càng nhanh hơn, và các nhà khoa học đã đặt tên cho lực bí ẩn này là "năng lượng tối".

Gần đây, người ta phát hiện ra rằng gia tốc của vũ trụ tăng đáng kể vào thời điểm khoảng 6 tỷ năm sau Vụ nổ Big Bang.

Mô hình vũ trụ có tên Lambda CDM cho thấy trong sự “giằng co” giữa vật chất tối và năng lượng tối, thì dường như năng lượng tối có vẻ chiếm thế thượng phong.

Theo mô hình này, sự giãn nở nhanh chóng của vũ trụ được gọi là “hằng số vũ trụ”, có liên quan chặt chẽ với năng lượng tối.

Giám đốc DESI, Michael Levi, cho hay cho đến nay, các kết quả ban đầu của thiết bị này cho thấy “cơ bản sự phù hợp với mô hình vũ trụ chuẩn nhất của chúng ta... Nhưng chúng tôi cũng nhận thấy một số khác biệt thú vị có thể chỉ ra rằng năng lượng tối đang phát triển theo thời gian".

Nói cách khác, dữ liệu “dường như cho thấy hằng số vũ trụ Lambda không thực sự là một hằng số,” bởi vì năng lượng tối sẽ hiển thị hành vi “động” và thay đổi, ông Arnaud de Mattia cho biết.

Nhà nghiên cứu Christophe Yeche của DESI nhận định điều này có thể gợi ý rằng sau khi “tăng tốc” vào thời điểm 6 tỷ năm sau Vụ nổ Big Bang, tốc độ giãn nở của vũ trụ đã "chậm lại trong thời gian gần đây”.

 Theo mô hình vũ trụ Lambda CDM, sự giãn nở nhanh chóng của vũ trụ được gọi là “hằng số vũ trụ,” có liên quan chặt chẽ với năng lượng tối. (Ảnh minh họa: NICOLLE R. FULLER/SCIENCE PHOTO LIBRARY)

Liệu năng lượng tối trên thực tế có thay đổi theo thời gian hay không vẫn cần được xác minh bằng nhiều dữ liệu hơn từ DESI và các thiết bị khác, chẳng hạn như Kính viễn vọng không gian Euclid. Nhưng nếu được xác nhận, sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ có thể sẽ phải thay đổi để thích ứng với diễn biến kỳ lạ này.

Chẳng hạn, hằng số vũ trụ có thể được thay thế bằng một loại trường nào đó liên kết với một số hạt chưa được biết đến. Arnaud de Mattia cho biết thậm chí chúng ta có thể phải cập nhật các phương trình của Thuyết Tương đối của Einstein “để chúng hoạt động hơi khác một chút trên quy mô của các cấu trúc lớn.”

Tuy nhiên, ông de Mattia cũng nhấn mạnh thời điểm đó vẫn còn rất xa. Và suy cho cùng, Thuyết Tương đối của Einstein trong hơn 1 thế kỷ qua dù chịu nhiều sự phân tích, mổ xẻ khoa học nhưng vẫn luôn chứng minh sự chính xác đáng kinh ngạc và tính thuyết phục mạnh mẽ hơn bao giờ hết.

• Tuổi của vũ trụ là khoảng 13,8 tỷ năm nhưng tại sao chúng ta lại có thể quan sát được 93 tỷ năm ánh sáng?
• Điều gì xảy ra khi vũ trụ giãn nở đến mức tới hạn?
• Vũ trụ có thể lớn hơn 15 triệu lần so với cái mà chúng ta hiện nay nghĩ là vũ trụ quan sát được!

Từ khóa liên quan:

vũ trụ

Tốc độ giãn nở của vũ trụ

vũ trụ giãn nở chậm lại

thiết bị desi

thiết bị quang phổ năng lượng tối

mô hình vũ trụ

mô hình Lambda CDM

Đài Thiên văn quốc gia Kitt Peak

Arnaud de Mattia

Christophe Yeche