Bốn cụm thiên hà này nằm trong số hàng trăm phân tích trong một cuộc khảo sát lớn để kiểm tra xem vũ trụ có giống nhau về mọi hướng trên quy mô lớn hay không. Các kết quả nghiên cứu cho thấy khái niệm vũ trụ "đẳng hướng" có thể không hoàn toàn phù hợp.
(Ảnh: © NASA / CXC / Univ. Của Bon / K. Migkas et al.)
Rốt cuộc vũ trụ có thể không giống nhau ở mọi hướng.
Tốc độ mở rộng của vũ trụ xuất hiện để thay đổi từ nơi này đến nơi khác, một báo cáo nghiên cứu mới. Phát hiện này, nếu được xác nhận, sẽ buộc các nhà thiên văn học đánh giá lại họ hiểu vũ trụ như thế nào.
"Một trong những trụ cột của vũ trụ học - nghiên cứu về lịch sử và số phận của toàn vũ trụ - là vũ trụ là" đẳng hướng ", nghĩa là giống nhau về mọi hướng," tác giả chính của nghiên cứu Konstantinos Migkas, thuộc Đại học Bon ở Đức , nói trong một tuyên bố. "Công việc của chúng tôi cho thấy có thể có vết nứt trong trụ cột đó."
Vũ trụ đã mở rộng liên tục trong hơn 13,8 tỷ năm, kể từ đó các vụ nổ lớn - và với tốc độ gia tốc, nhờ vào một thế lực bí ẩn gọi là năng lượng tối. Các phương trình dựa trên lý thuyết tương đối tổng quát của Einstein cho thấy sự mở rộng này là đẳng hướng trên quy mô không gian lớn, Migkas đã viết hôm thứ ba (7 tháng 4) bài viết trên blog về nghiên cứu mới.
Quan sát của nền vi sóng vũ trụ (CMB), bức xạ lan tỏa vũ trụ còn sót lại từ Vụ nổ lớn, ủng hộ quan niệm này, ông nói thêm: "CMB dường như là đẳng hướng, và các nhà vũ trụ học ngoại suy tính chất này của vũ trụ rất sớm cho kỷ nguyên hiện tại của chúng ta, gần 14 tỷ năm một lát sau."
Nhưng không rõ sự ngoại suy này có giá trị như thế nào, ông nhấn mạnh, lưu ý rằng năng lượng tối đã là yếu tố chi phối sự tiến hóa của vũ trụ trong hơn 4 tỷ năm qua. "Bản chất khó hiểu của năng lượng tối vẫn chưa cho phép các nhà vật lý thiên văn hiểu đúng về nó", Migkas viết. "Do đó, giả sử nó là đẳng hướng gần như là một bước nhảy vọt của niềm tin. Điều này nhấn mạnh đến nhu cầu cấp thiết để điều tra xem vũ trụ ngày nay có phải là đẳng hướng hay không."
Nghiên cứu mới báo cáo kết quả của một cuộc điều tra như vậy. Migkas và các đồng nghiệp đã nghiên cứu 842 cụm thiên hà, các cấu trúc liên kết hấp dẫn lớn nhất trong vũ trụ, sử dụng dữ liệu được thu thập bởi ba kính viễn vọng không gian: Đài quan sát tia X Chandra của NASA, XMM-Newton của Châu Âu và Vệ tinh Vật lý học và Vật lý học Vật lý, một Nhật Bản-U.S. Nhiệm vụ kết thúc năm 2001.
Các nhà nghiên cứu đã xác định nhiệt độ của từng cụm bằng cách phân tích lượng phát xạ tia X đến từ các mỏ khí nóng khổng lồ bên trong chúng. Họ đã sử dụng thông tin nhiệt độ này để ước tính độ chói tia X vốn có của từng cụm, mà không cần phải tính đến các biến số vũ trụ như tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Sau đó, các nhà nghiên cứu đã tính toán độ chói của tia X cho mỗi cụm theo một cách khác nhau, một phương pháp đòi hỏi kiến thức về sự giãn nở của vũ trụ. Làm như vậy cho thấy tỷ lệ mở rộng rõ ràng trên toàn bộ bầu trời - và những tỷ lệ này không phù hợp ở mọi nơi.
"Chúng tôi đã cố gắng xác định chính xác một khu vực dường như mở rộng chậm hơn phần còn lại của vũ trụ và một khu vực dường như mở rộng nhanh hơn!" Migkas đã viết trong bài viết trên blog. "Thật thú vị, kết quả của chúng tôi đồng ý với một số nghiên cứu trước đây đã sử dụng các phương pháp khác, với sự khác biệt mà chúng tôi đã xác định được 'bất đẳng hướng' này trên bầu trời với độ tin cậy cao hơn nhiều và sử dụng các vật thể bao phủ toàn bộ bầu trời một cách đồng đều hơn. "
Có thể kết quả này có một lời giải thích tương đối bình thường. Ví dụ, có lẽ các cụm thiên hà trong các khu vực dị thường đang bị các cụm khác kéo mạnh về phía trọng lực, tạo ra ảo ảnh về tốc độ mở rộng khác nhau.
Các hiệu ứng như vậy được nhìn thấy ở quy mô không gian nhỏ hơn trong vũ trụ, các nhà nghiên cứu cho biết. Nhưng nghiên cứu mới thăm dò các cụm cách xa tới 5 tỷ năm ánh sáng và không rõ liệu các lực hấp dẫn có thể áp đảo các lực mở rộng trên khoảng cách lớn như vậy hay không, họ nói thêm.
Nếu sự khác biệt về tốc độ mở rộng được quan sát là thực tế, chúng có thể tiết lộ những chi tiết mới hấp dẫn về cách thức vũ trụ hoạt động. Chẳng hạn, có thể chính năng lượng tối thay đổi từ nơi này sang nơi khác trong vũ trụ.
"Thật đáng chú ý nếu năng lượng tối được tìm thấy có sức mạnh khác nhau trong các phần khác nhau của vũ trụ", đồng tác giả nghiên cứu Thomas Reiprich, cũng thuộc Đại học Bon, cho biết trong cùng một tuyên bố. "Tuy nhiên, sẽ cần nhiều bằng chứng hơn để loại trừ những giải thích khác và đưa ra một trường hợp thuyết phục."
Nghiên cứu mới xuất hiện trong số tháng 4 năm 2020 của tạp chí Thiên văn học và Vật lý thiên văn. Bạn có thể đọc nó miễn phí tại trang web in trực tuyến arXiv.org.
- Làm thế nào vũ trụ có thể mở rộng nhanh hơn tốc độ ánh sáng?
- Vũ trụ tia X của chúng ta: những bức ảnh tuyệt vời của Đài thiên văn Chandra X-Ray của NASA
- 7 điều đáng ngạc nhiên về vũ trụ
