Tín dụng hình ảnh: NSF
Các nhà thiên văn học từ Quỹ Khoa học Quốc gia và Caltech đã tạo ra những hình ảnh chi tiết nhất từng được tạo ra từ ánh sáng lâu đời nhất do Vũ trụ phát ra. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng Máy ảnh nền vũ trụ, một loạt các máy dò vi sóng nhạy cảm ở sa mạc Chile, để thu thập ánh sáng đã đi qua 14 tỷ năm để đến Trái đất; nó cho chúng ta thấy Vũ trụ chỉ mới 300.000 năm tuổi, giống như những hạt giống vật chất đã bắt đầu hình thành, cuối cùng trở thành các thiên hà, ngôi sao, hành tinh và chúng ta.
Các nhà thiên văn học hoạt động từ một cao nguyên xa xôi trên sa mạc Chile đã tạo ra những hình ảnh chi tiết nhất từng được tạo ra từ ánh sáng lâu đời nhất của vũ trụ, cung cấp sự xác nhận độc lập về các lý thuyết gây tranh cãi về nguồn gốc của vật chất và năng lượng.
Đẩy lùi các giới hạn của công nghệ có sẵn, Công cụ chụp ảnh nền vũ trụ (CBI) do Quỹ khoa học quốc gia (NSF) và Viện công nghệ California (Caltech) tài trợ đã phát hiện các biến thể phút trong nền vi sóng vũ trụ, bức xạ truyền tới Trái đất gần 14 tỷ năm. Một bản đồ về các dao động cho thấy những hạt dự kiến đầu tiên của vật chất và năng lượng mà sau này sẽ phát triển thành các cụm gồm hàng trăm thiên hà.
Các phép đo cũng cung cấp bằng chứng độc lập cho lý thuyết lạm phát đã được tranh luận từ lâu, trong đó tuyên bố rằng vũ trụ đã trải qua sự giãn nở dữ dội trong những khoảnh khắc vi mô đầu tiên. Sau khoảng 300.000 năm, nó đủ nguội để cho phép các hạt vật chất hình thành và trở nên trong suốt, cho phép ánh sáng xuyên qua. CBI quan sát tàn dư của bức xạ sớm đó. Dữ liệu cũng đang giúp các nhà khoa học tìm hiểu thêm về lực đẩy có tên là năng lượng tối tối, có vẻ như thách thức trọng lực và buộc vũ trụ tăng tốc với tốc độ ngày càng tăng.
Đây là nghiên cứu cơ bản ở mức tốt nhất và thú vị nhất của nó, Giám đốc NSF Rita Colwell cho biết. Mỗi hình ảnh mới của vũ trụ sơ khai tinh chỉnh mô hình của chúng ta về cách tất cả bắt đầu. Ngay khi vũ trụ phát triển và lan rộng, loài người kiến thức về nguồn gốc của chúng ta tiếp tục mở rộng, nhờ vào chuyên môn kỹ thuật và sự kiên trì kiên nhẫn của các nhà khoa học như thế này.
Lần đầu tiên, chúng ta đã thấy những hạt giống phát triển thành cụm thiên hà, do đó đặt lý thuyết về sự hình thành thiên hà trên một nền tảng quan sát vững chắc, ông Trưởng nhóm nghiên cứu Anthony Readhead của Caltech cho biết. Những quan sát có độ phân giải cao độc đáo này cung cấp một loạt các thử nghiệm quan trọng mới về vũ trụ học, và cung cấp bằng chứng mới và độc lập rằng vũ trụ phẳng và bị chi phối bởi vật chất tối và năng lượng tối.
Readhead, với các đồng nghiệp của Caltech, Steve Padin và Timothy Pearson và những người khác đến từ Canada, Chile và Hoa Kỳ, đã tạo ra các phép đo tốt nhất cho đến nay về nền vi sóng vũ trụ. Nền vi sóng vũ trụ (CMB) là một bản ghi các photon đầu tiên thoát ra khỏi vũ trụ lạnh nhanh, kết tụ khoảng 300.000 năm sau vụ nổ vũ trụ được gọi là Vụ nổ lớn thường được cho là đã sinh ra vũ trụ.
Dữ liệu từ CBI về phân phối nhiệt độ trong CMB hỗ trợ sửa đổi lý thuyết Vụ nổ lớn; sửa đổi đó được gọi là lý thuyết lạm phát. Lạm phát tuyên bố rằng plasma nóng của vũ trụ ban đầu trải qua quá trình mở rộng cực độ và nhanh chóng trong 10 -32 giây đầu tiên. Sự thay đổi nhiệt độ được đo bằng CBI nhỏ tới 10 phần triệu độ.
Bằng cách vẽ các đỉnh phân bố nhiệt độ, các nhà khoa học cho thấy dữ liệu CBI chính xác hoàn toàn phù hợp với lạm phát và xác nhận những phát hiện trước đó của các nhà khoa học khác. Vào tháng 4 năm 2000, một nhóm các nhà vũ trụ học quốc tế do Caltech, Andrew Lange dẫn đầu đã công bố bằng chứng thuyết phục đầu tiên rằng vũ trụ phẳng - nghĩa là hình học của nó là những đường thẳng song song sẽ không hội tụ hoặc phân kỳ. Đội Lange nhiệt độ quan sát ở một tần số khác với CBI, sử dụng khinh khí cầu tầm cao bay qua Nam Cực.
Kể từ đó, hai đội khác - sử dụng các phương pháp độc lập - đã tiết lộ các phân tích của họ về sự thay đổi nhiệt độ rất mờ giữa các vi sóng vũ trụ. Bốn công cụ đã tiến hành các phép đo chính xác các tham số mà các nhà vũ trụ học đã sử dụng từ lâu để mô tả vũ trụ sơ khai. Mỗi bộ dữ liệu đã đưa ra manh mối mới về dạng plasma của phôi thai và đã thu hút các nhà khoa học đến gần hơn với các câu trả lời dứt khoát. NSF đã hỗ trợ công việc của cả bốn đội và các công cụ của họ, một số trong số họ trong hơn 15 năm.
Năm bài báo về dữ liệu CBI đã được gửi đến Tạp chí Vật lý thiên văn để xuất bản.
CBI bao gồm 13 giao thoa kế được gắn trên nền tảng đường kính 6 mét, hoạt động ở tần số từ 26 GHz đến 36 GHz. Nằm trong sa mạc khô cằn nhất thế giới - Atacama - CBI tận dụng độ ẩm thấp ở độ cao 5.080 mét (16.700 feet). NSF đã hỗ trợ nghiên cứu CBI từ năm 1995. Hội đồng Khoa học và Công nghệ Quốc gia Chile đã cung cấp trang web CBI.
Nguồn gốc: NSF News Release
