Biểu đồ này minh họa mối quan hệ độ sáng - thời gian Cepheid, mà các nhà khoa học sử dụng để tính toán kích thước, tuổi và tốc độ mở rộng của Vũ trụ. Tín dụng: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
Vũ trụ của chúng ta mở rộng nhanh như thế nào? Trong nhiều thập kỷ, đã có những ước tính khác nhau được sử dụng và tranh luận sôi nổi về những xấp xỉ đó, nhưng bây giờ dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Spitzer đã cung cấp phép đo chính xác nhất cho hằng số Hubble, hoặc tốc độ vũ trụ của chúng ta đang giãn ra. Kết quả? Vũ trụ đang trở nên lớn hơn nhanh hơn một chút so với suy nghĩ trước đây.
Giá trị mới được tinh chỉnh cho hằng số Hubble là 74,3 cộng hoặc trừ 2,1 km mỗi giây trên mỗi megapixel.
Ước tính trước đây nhất đến từ một nghiên cứu từ Kính viễn vọng Không gian Hubble, ở mức 74,2 cộng hoặc trừ 3,6 km mỗi giây mỗi megapixel. Một megapixel là khoảng 3 triệu năm ánh sáng.
Để thực hiện các phép đo mới, các nhà khoa học Spitzer đã xem xét các ngôi sao dao động được gọi là sao biến thiên cephied, tận dụng khả năng quan sát chúng dưới ánh sáng hồng ngoại bước sóng dài. Ngoài ra, những phát hiện được kết hợp với dữ liệu được công bố trước đây từ NASA thăm dò vi sóng dị hướng lò vi sóng (WMAP) của NASA về năng lượng tối. Các nhà khoa học cho biết quyết định mới mang lại sự không chắc chắn xuống tới 3%, một bước nhảy vọt lớn về độ chính xác cho các phép đo vũ trụ, các nhà khoa học cho biết.
WMAP thu được một phép đo độc lập về năng lượng tối, được cho là chiến thắng trong cuộc chiến chống lại trọng lực, kéo kết cấu của vũ trụ ra ngoài. Nghiên cứu dựa trên sự tăng tốc này đã thu hút các nhà nghiên cứu giải thưởng Nobel vật lý năm 2011.
Hằng số Hubble được đặt theo tên của nhà thiên văn học Edwin P. Hubble, người đã làm kinh ngạc thế giới trong những năm 1920 bằng cách xác nhận vũ trụ của chúng ta đã mở rộng kể từ khi nó bùng nổ thành 13,7 tỷ năm trước. Vào cuối những năm 1990, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra sự mở rộng đang tăng tốc, hoặc tăng tốc theo thời gian. Xác định tốc độ mở rộng là rất quan trọng để hiểu tuổi và kích thước của vũ trụ.
Đây là một câu đố lớn, ông cho biết tác giả chính của nghiên cứu mới, bà Wendy Freedman thuộc Đài quan sát của Viện khoa học Carnegie ở Pasadena. Một điều thú vị là chúng ta có thể sử dụng Spitzer để giải quyết các vấn đề cơ bản trong vũ trụ học: tốc độ chính xác mà vũ trụ đang giãn nở ở thời điểm hiện tại, cũng như đo lượng năng lượng tối trong vũ trụ từ một góc độ khác. Freedman dẫn đầu nghiên cứu về Kính viễn vọng Không gian Hubble đột phá mà trước đó đã đo được hằng số Hubble.
Glenn Wahlgren, nhà khoa học chương trình Spitzer tại Trụ sở NASA ở Washington, cho biết quan điểm tốt hơn về cepheids cho phép Spitzer cải thiện các phép đo trong quá khứ của hằng số Hubble.
Những ngôi sao xung này là những nấc thang quan trọng trong cái mà các nhà thiên văn học gọi là thang khoảng cách vũ trụ: một tập hợp các vật thể có khoảng cách đã biết, khi kết hợp với tốc độ mà các vật thể đang di chuyển ra xa chúng ta, cho thấy tốc độ giãn nở của vũ trụ, ông nói. Wahlgren.
Cepheids rất quan trọng đối với các tính toán vì khoảng cách của chúng với Trái đất có thể được đo dễ dàng. Năm 1908, Henrietta Leavitt đã phát hiện ra các xung sao này với tốc độ liên quan trực tiếp đến độ sáng nội tại của chúng.
Để hình dung tại sao điều này lại quan trọng, hãy tưởng tượng ai đó đang rời xa bạn trong khi mang theo một ngọn nến. Nến càng đi xa, nó sẽ càng mờ đi. Độ sáng rõ ràng của nó sẽ tiết lộ khoảng cách. Nguyên tắc tương tự áp dụng cho cepheids, nến tiêu chuẩn trong vũ trụ của chúng ta. Bằng cách đo độ sáng của chúng xuất hiện trên bầu trời và so sánh độ sáng này với độ sáng đã biết của chúng như thể chúng ở gần, các nhà thiên văn học có thể tính toán khoảng cách của chúng với Trái đất.
Spitzer đã quan sát 10 cepheids trong thiên hà Milky Way của chúng ta và 80 trong một thiên hà lân cận gần đó được gọi là Đám mây Magellan Lớn. Không có bụi vũ trụ che khuất tầm nhìn của họ, nhóm nghiên cứu Spitzer đã có thể có được các phép đo chính xác hơn về độ sáng rõ ràng của các ngôi sao, và do đó khoảng cách của chúng. Những dữ liệu này đã mở đường cho một ước tính mới và được cải thiện về tốc độ mở rộng vũ trụ của chúng ta.
Freedman chỉ hơn một thập kỷ trước, sử dụng các từ ‘độ chính xác và‘ vũ trụ học trong cùng một câu là không thể, và kích thước và tuổi của vũ trụ không được biết đến tốt hơn yếu tố hai, theo Freedman. Bây giờ chúng ta đang nói về độ chính xác của một vài phần trăm. Nó khá là phi thường.
Nhà khoa học dự án Michael Werner cho biết, nhà khoa học dự án Michael Werner tại Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA. Werner đã làm việc trong nhiệm vụ kể từ giai đoạn ý tưởng ban đầu của nó hơn 30 năm trước. Trước tiên, Spitzer đã làm chúng tôi ngạc nhiên với khả năng tiên phong trong việc nghiên cứu khí quyển ngoại hành tinh, ông Werner nói, và bây giờ, trong nhiệm vụ, những năm sau đó, nó đã trở thành một công cụ vũ trụ học có giá trị.
Nghiên cứu xuất hiện trên Tạp chí Vật lý thiên văn.
Báo cáo về arXiv: Hiệu chỉnh hồng ngoại giữa của hằng số Hubble
Nguồn: JPL
