Tấm bản đồ lớn nhất về vật chất tối trong vũ trụ

0
379

Một nhóm nghiên cứu quốc tế hé lộ rằng các khoảng trống vũ trụ nằm trên bầu trời của Trái Đất có thể thách thức cả Einstein. 

Bản đồ vật chất tối được tạo ra bởi nhóm Khảo sát Năng lượng Tối (DES) quốc tế

Chúng ta không thể thấy vật chất tối, cũng chưa hiểu được bao nhiêu về chúng, nhưng chúng ta biết chúng đang tồn tại bởi tác động mạnh mẽ của chúng trong không gian. 

Vật chất tối chiếm khoảng 27% vũ trụ, lực hấp dẫn của chúng đủ mạnh để đưa vũ trụ vào trong một cấu trúc gọi là mạng vũ trụ (cosmic web). Hiện nay, các nhà khoa học đã vẽ được bản đồ lớn nhất từ trước tới giờ về loại vật chất bí ẩn này, và từ đó thấy được rằng hình như có gì đó không ổn về thuyết tương đối của Einstein.

Họ cũng lập bản đồ vị trí của các khoảng trống vũ trụ (cosmic void), nơi không thể áp dụng các định luật vật lý truyền thống.

 

Các nhà thiên văn có thể lập bản đồ vật chất tối nhờ việc quan sát ánh sáng từ các thiên hà xa xăm truyền tới Trái Đất. Nếu ánh sáng này bị uốn cong thì có nghĩa là trên đường đi của ánh 

sáng có vật chất chắn phía trước và bẻ cong chùm sáng này. Sử dụng các thuật toán trí tuệ nhân tạo để phân tích hình ảnh của 100 thiên hà, các thành viên của nhóm Khảo sát Năng lượng tối quốc tế (DES) – một nỗ lực hợp tác nhằm khám phá bản chất của năng lượng tối bí ẩn đang thúc đẩy sự giãn nở của vụ trụ – đã xây dựng nên một bản đồ che phủ một phần tư bầu trời Nam bán cầu (tức một phần tám toàn bộ bầu trời nhìn từ Trái Đất).

Bản đồ thể hiện các mảng lốm đốm màu đen, tím và hồng, tụ họp thành nhóm bên trong một vòng nhạt màu (đặt chồng lên lên trên một bức ảnh thiên hà Milky Way). Các đốm sáng nhất cho ta thấy vùng có mật độ vật chất tối cao nhất, tương ứng với các siêu nhóm thiên hà, trong khi đó các mảng đen là khoảng trống vũ trụ (Xem ảnh).

Tấm bản đồ mới về vật chất tối che phủ một phần tư bầu trời Nam bán cầu.

Tiến sĩ Niall Jeffrey làm việc tại Đại học London và trường École Normale Supérieure, Paris là một trong những người dẫn dắt dự án. Ông cho biết: “Nó [tấm bản đồ này] chỉ cho chúng ta thấy những phần mới của vũ trụ mà trước giờ ta chưa từng thấy. Chúng ta thực sự có thể thấy được cấu trúc mạng vũ trụ đó, bao gồm các cấu trúc khổng lồ gọi là khoảng trống vũ trụ, là những nơi có mật độ rất thấp trong vũ trụ và có rất ít thiên hà lẫn vật chất bên trong”. 

Tấm bản đồ vật chất tối

Các nhà khoa học quan tâm tới các cấu trúc này bởi vì họ ngờ rằng tại đó trọng lực hoạt động theo cách rất khác lạ. Nhờ xác định hình dạng và vị trí của chúng [các cấu trúc này], bản đồ kể trên cung cấp xuất phát điểm cho các nghiên cứu sâu hơn. 

Được xuất bản trên Bản tin hằng tháng (Monthly Notices) của Hội Thiên văn Hoàng gia, bản đồ này đưa chúng ta tới gần hơn đáp án cho câu hỏi vũ trụ cấu thành từ gì và tiến hóa ra sao.

Theo mô hình chuẩn của vũ trụ học, vũ trụ của chúng ta khởi đầu bằng sự kiện vụ nổ lớn, sau đó mở rộng và rồi vật chất tiến hóa theo thuyết tương đối rộng – học thuyết chuyên đề về trọng lực của Einstein. Lực hấp dẫn này chính là nguyên nhân tạo nên các vùng tụ và vùng trống vật chất, hai thành tố của mạng vũ trụ. 

Tuy tính toán của nhóm DES cho thấy rằng sự phân bố của vật chất nhìn chung tương đồng với tiên đoán của mô hình chuẩn, nhưng vẫn không khớp hoàn toàn. “Nếu bạn nhìn vào vũ trụ, vật chất không gồ ghề như ta vẫn nghĩ, mà có những dấu hiệu cho thấy rằng vũ trụ bằng phẳng hơn”, tiến sĩ Niall Jeffrey tiết lộ.

“Dù vẫn tương đối nhỏ nhặt, nhưng nếu những dấu hiệu này đúng thì có nghĩa là thuyết tương đối rộng của Einstein, một trong những trụ cột vĩ đại của vật lý, đang sai ở đâu đó”.

Một khả năng là vài phép đo dùng để tính toán diện mạo của vũ trụ không đúng cho lắm – đó là điều Giáo sư Ofer Lahav, cũng làm việc tại  Đại học London (UCL) và là trưởng nhóm hợp tác DES Anh Quốc cũng như đồng tác giả dự án, cho biết. Nếu không phải vậy thì có lẽ mô hình nền tảng này [mô hình chuẩn] có vấn đề. “Vài người thậm chí còn đẩy vấn đề đi xa hơn khi nói có lẽ Einstein là người sai”, giáo sư nói. 

Lahav chưa sẵn sàng đưa kết luận đi xa đến vậy: “Điều tôi muốn nói là : ‘Nhìn đấy, đừng có mà thảnh thơi quá. Có gì đó ngoài kia có tiềm năng chỉ ra một sự bất tương thích. Làm việc chăm chỉ đi, cố gắng tìm hiểu nó bằng các phương pháp truyền thống, nhưng vẫn phải mở to mắt mà nhìn vì biết đâu nó có thể mở ra cả một cuộc cách mạng vật lý”.

Xem thêm lịch thiên văn 2021 tại đâyhttps://thienvanhanoi.org/lich-cac-su-kien-thien-van-nam-2021/

 

Hội thiên văn Hà Nội HAS

Nhóm dịch HAS: Công Thắng

Comments

comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here