Thien van hoc, thien van, kinh thien van, ong nhom, linh kien

Bí ẩn năng lượng tối - Phần 2

Bí ẩn của năng lượng tối - Phần 2

 

 

 

 

  2/ Giả thuyết thứ hai.

Giả thuyết thứ hai gắn liền với một “nguyên tố thứ năm - quintessence” tràn ngập vũ trụ và tạo nên lực đẩy. Các nhà vật lý đã quen với khái niệm dạng này – tương tự như trong điện động lực học hoặc trong hấp dẫn - đó là một trường. Nếu năng lượng tối là một trường thì trường đó biến đổi trong không gian và thời gian. Trong trường hợp này năng lượng tối có thể mạnh hơn hoặc yếu hơn hiện nay và có thể tác động lên vũ trụ khác nhau tại những thời điểm khác nhau. Như vậy năng lượng tối có thể có ảnh hưởng đến vũ trụ trong tương lai theo nhiều chiều hướng khác nhau. 

Trong giả thuyết này các nhà lý thuyết giả định rằng cực tiểu của thế năng liên quan đến năng lượng tối là thấp vì thế nên chỉ một phần nhỏ năng lượng tối tràn ngoài không gian, ngoài ra họ còn giả định trường này tương tác rất ít với mọi vật khác (ngoại trừ sức đẩy hấp dẫn).


Hình 2. Giả thuyết năng lượng tối là một trường. Hai phương án có thể xảy ra cho tương lai xa của vũ trụ: A-Vụ xe rách lớn (Big Rip), B-Vụ co lớn (Big Crunch).

Trong giả thuyết này thì tương lai vũ trụ phụ thuộc vào sự biến thiên của trường giả định này: vũ trụ có thể tiến đến một Vụ Xé rách lớn (tiếng Anh là Big Rip)-mọi vật trong vũ trụ tách xa nhau như bị xé rách từng mảnh - hoặc ngừng dãn nở rồi tiến đến một Vụ Co lớn (tiếng Anh là Big Crunch) về một điểm như điểm thời Big Bang. Trong khả năng thứ nhất vũ trụ được gọi là rơi vào một cái chết lạnh.

3/ Giả thuyết thứ ba

Trong giả thuyết thứ ba không tồn tại năng lượng tối nào hết. Hiện tượng dãn nở có gia tốc có thể gợi ý rằng lý thuyết Einstein không đầy đủ đối với những vùng rộng lớn của vũ trụ. Song hiện nay chưa có một lý thuyết nào hiệu chỉnh được lý thuyết Einstein ở những kích thước lớn trong vũ trụ.


Hình 3. Không có năng lượng tối nào hết.Cần hiệu chỉnh lý thuyết Einstein.

Hãy tìm câu trả lời

Con đường tốt nhất dẫn đến câu trả lời là đo tỷ số w = tỷ số áp suất trên mật độ - đó là một đặc trưng của cái gọi là phương trình thông số trạng thái (equation of state parameter). Nếu năng lượng tối là năng lượng chân không (hằng số vũ trụ) thì w = constant = -1. 

Nếu năng lượng tối gắn liền với một trường biến đổi theo thời gian thì w ≠ - 1 và tiến triển theo lịch sử của vũ trụ.

Nếu là trường hợp cần thay đổi lý thuyết Einstein ở những kích thước lớn ta sẽ thấy sự mất tương hợp (inconsistency) trong trị số của w ở các vùng kích thước khác nhau của vũ trụ. 

Bằng cách nghiên cứu sự hình thành và lớn lên của các cụm thiên hà, các nhà vật lý có thể hình dung được năng lượng tối đã biến thiên như thế nào tại các thời điểm của lịch sử vũ trụ. Dùng hiệu ứng thấu kính hấp dẫn (gravitational lensing) chúng ta có thể biết được khối lượng các cụm thiên hà và khi nghiên cứu hiệu ứng đó ở nhiều khoảng cách ta có thể hình dung được sự lớn lên của các cụm thiên hà ở nhiều thời điểm.

Ta cũng có thể nghiên cứu tốc độ dãn nở của vũ trụ theo thời gian nhờ hiệu ứng lệch về phía đỏ (redshift) của các ánh sáng từ các thiên hà.


Hình 4. Mật độ năng lượng tối qua các thời kỳ.


Hiện nay phần lớn các dữ liệu quan sát cho trị số w = - 1 với sai số chừng 10 % và như thế dường như giả thuyết 1 về hằng số vũ trụ có vẻ là đúng trong hiện tại. Tác giả Riess với kính viễn vọng không gian Hubble đã nghiên cứu năng lượng tối ngược về quá khứ khoảng 10 tỷ năm (sử dụng các siêu tân tinh) và tìm thấy rằng không có biến thiên nào đặc biệt của w. Tuy nhiên gần đây một sự kết hợp giữa việc đo CMB (từ vệ tinh Planck) với các kết quả dùng thấu kính hấp dẫn lại cho thấy trị số w âm nhiều hơn là – 1. Nhiều kết quả khác cũng cho thấy, w có thay đổi. Song những kết quả sau này đều cần phải kiểm định lại. Nhiều dự án đã bắt đầu như DES (Dark Energy Survey), LSST (Large Synoptic Survey Telescope), WFIRST-AFTA (Wide Field Infrared Survey Telescope-Astrophysics Focused Telescope Assets của NASA) được thực hiện nhằm tìm thêm độ chính xác của trị số w.

Ngoài ra hiện nay người ta cũng tiến hành nhiều thí nghiệm với hy vọng tìm những sai khác đối với lý thuyết Einstein (ở những kích thước lớn).

Vì thế, những năm tiếp theo sẽ là những năm bản lề về nghiên cứu năng lượng tối và người ta hy vọng điều đó đem lại nhiều câu trả lời cho bí ẩn năng lượng tối và từ đó hình dung được tương lai của vũ trụ.

CC. biên dịch
-------------
Tài liệu tham khảo
[1] Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant. Adam G. Riess et al. in Astronomical Journal, Vol. 116, 
No. 3, pages 1009–1038; September 1998. 
[2] The Accelerating Universe. Mario Livio. Wiley, 2000.
 

Franz - HAS

 

Tin diễn đàn

Mỗi ngày một ảnh thiên văn Sample image Mỗi ngày tại địa chỉ này sẽ cập nhật một ảnh thiên văn từ đó chúng ta có thể biết.
Cuộc thi tên lửa nước 2012 Sample image Hội thiên văn nghiệp dư Hà Nội thông báo về cuộc thi tên lửa nước 2012
Lớp học kính thiên văn Sample image Lớp học kính thiên văn Hội thiên văn nghiệp dư Hà Nội tổ chức năm 2012 .
  • Bài viết mới

  • Bài đọc nhiều

  • Tin đáng chú ý

Video về Mặt Trăng từ lúc hình thành cho đến bây giờ.

LỊCH ÂM DƯƠNG

Liên kết