Các lý thuyết hiện tại có thể không mô tả chính xác Vũ trụ của chúng ta. Tín dụng hình ảnh: Bảo tàng Mỹ thuật Brussels và Viện Kính viễn vọng Không gian. Nhấn vào đây để phóng to
Một nhà thiên văn học người Trung Quốc đến từ Đại học St Andrew đã điều chỉnh lý thuyết hấp dẫn đột phá của Einstein, tạo ra một lý thuyết ’đơn giản có thể giải quyết một bí ẩn đen tối gây trở ngại cho các nhà vật lý thiên văn trong ba phần tư thế kỷ.
Một luật mới về trọng lực, được phát triển bởi Tiến sĩ Hong Sheng Zhao và cộng tác viên người Bỉ, Tiến sĩ Benoit Famaey của Đại học Tự do Brussels (ULB), nhằm mục đích chứng minh liệu lý thuyết Einstein Einstein có thực sự đúng hay không và liệu bí ẩn thiên văn của Dark Matter có thực sự tồn tại hay không. Nghiên cứu của họ đã được công bố vào ngày 10 tháng 2 trên tạp chí Astrophysical Journal Letters có trụ sở tại Hoa Kỳ. Công thức của họ cho thấy trọng lực giảm ít hơn theo khoảng cách như trong Einstein và thay đổi tinh tế từ các hệ mặt trời đến các thiên hà và vũ trụ.
Các lý thuyết về vật lý của trọng lực được phát triển lần đầu tiên bởi Isaac Newton vào năm 1687 và được tinh chỉnh bởi thuyết tương đối tổng quát của Albert Einstein, vào năm 1905 để cho phép uốn cong ánh sáng. Trong khi nó là lực lượng được biết đến sớm nhất, lực hấp dẫn vẫn còn là một bí ẩn với các lý thuyết vẫn chưa được xác nhận bởi các quan sát thiên văn trong không gian.
’Vấn đề với các định luật vàng của Newton và Einstein là trong khi chúng hoạt động rất tốt trên trái đất, chúng không giải thích được chuyển động của các ngôi sao trong các thiên hà và sự bẻ cong ánh sáng một cách chính xác. Trong các thiên hà, các ngôi sao quay nhanh về một điểm trung tâm, được giữ trong quỹ đạo bởi lực hấp dẫn của vật chất trong thiên hà. Tuy nhiên, các nhà thiên văn nhận thấy rằng chúng đang di chuyển quá nhanh để bị giữ bởi lực hấp dẫn lẫn nhau của chúng - vì vậy không đủ lực hấp dẫn để giữ các thiên hà lại với nhau thay vào đó các ngôi sao nên bị ném ra theo mọi hướng!
Giải pháp cho vấn đề này, được Fritz Zwicky đề xuất vào năm 1933, là có những vật chất vô hình trong các thiên hà, tạo ra lực hấp dẫn đủ để giữ các thiên hà lại với nhau. Vì vật liệu này không phát ra nên các nhà thiên văn học ánh sáng gọi nó là ‘Dark Matter. Nó được cho là chiếm tới 90% vật chất trong Vũ trụ. Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà khoa học đều chấp nhận lý thuyết Dark Matter. Một giải pháp đối thủ đã được Moti Milgrom đề xuất vào năm 1983 và được Jacob Bekenstein hỗ trợ vào năm 2004. Thay vì sự tồn tại của vật liệu vô hình, Milgrom đề xuất rằng sự hiểu biết về lực hấp dẫn là không chính xác. Ông đề xuất rằng sự gia tăng trọng lực của vật chất thông thường là nguyên nhân của sự tăng tốc này.
Lý thuyết Milgrom đã được một số nhà thiên văn học thực hiện kể từ đó và Tiến sĩ Zhao và Tiến sĩ Famaey đã đề xuất một công thức mới của công trình của ông nhằm khắc phục nhiều vấn đề mà các phiên bản trước đây gặp phải.
Họ đã tạo ra một công thức cho phép trọng lực thay đổi liên tục trên các thang đo khoảng cách khác nhau và quan trọng nhất là phù hợp với dữ liệu quan sát các thiên hà. Để phù hợp với dữ liệu thiên hà tốt như nhau trong mô hình Dark Matter đối thủ sẽ khó khăn như cân bằng quả bóng trên kim, điều này thúc đẩy hai nhà thiên văn học nhìn vào một ý tưởng trọng lực thay thế.
Truyền thuyết kể rằng Newton bắt đầu nghĩ về lực hấp dẫn khi một quả táo rơi trên đầu, nhưng theo bác sĩ Zhao, thì không rõ ràng một quả táo sẽ rơi trong thiên hà như thế nào. Lý thuyết của ông Newton sẽ bị tắt bởi một biên độ lớn - quả táo của ông sẽ bay ra khỏi Dải Ngân hà. Những nỗ lực để khôi phục quả táo trên một quỹ đạo tốt đẹp quanh thiên hà trong nhiều năm đã dẫn đến hai trường phái suy nghĩ: Vật chất tối so với lực hấp dẫn phi Newton. Các hạt Dark Matter xuất hiện tự nhiên từ vật lý, với các đối xứng đẹp và giải thích vũ trụ học rất đẹp; họ có xu hướng ở khắp mọi nơi. Bí ẩn thực sự là làm thế nào để giữ chúng cách xa một số góc của vũ trụ. Ngoài ra Dark Matter đi đôi với Dark Energy. Sẽ đẹp hơn nếu có một câu trả lời đơn giản cho tất cả những bí ẩn này.
Tiến sĩ Zhao, thành viên cao cấp của PPARC tại Đại học St Andrew, Trường Vật lý và Thiên văn học, và là thành viên của Liên minh Vật lý Đại học Scotland (SUPA), tiếp tục có cơ hội công bằng rằng các nhà thiên văn học có thể viết lại định luật hấp dẫn. Chúng tôi đã tạo ra một công thức mới cho lực hấp dẫn mà chúng tôi gọi là công thức đơn giản, và đó thực sự là một sự tinh chỉnh của Milgrom, và Bekenstein. Nó phù hợp với dữ liệu thiên hà cho đến nay và nếu dự đoán của nó được xác minh thêm cho hệ mặt trời và vũ trụ học, nó có thể giải quyết bí ẩn Dark Matter. Chúng ta có thể trả lời các câu hỏi phổ biến như liệu thuyết hấp dẫn của Einstein có đúng hay không và liệu cái gọi là Vật chất tối có thực sự tồn tại hay không.
Một lý thuyết trọng lực phi Newton hiện được quy định đầy đủ trên tất cả các thang đo bởi một hàm liên tục trơn tru. Nó đã sẵn sàng cho các nhà khoa học đồng bào làm sai lệch. Đã đến lúc giữ một tâm trí cởi mở cho các lĩnh vực mới được dự đoán trong công thức của chúng tôi trong khi chúng tôi tiếp tục tìm kiếm các hạt Dark Matter.
Công thức mới sẽ được trình bày tại một hội thảo quốc tế tại Đài thiên văn Hoàng gia Edinburgh vào tháng 4, sẽ có cơ hội thử nghiệm và tranh luận về lý thuyết được làm lại. Tiến sĩ Zhao và Tiến sĩ Famaey sẽ trình diễn công thức mới của họ với khán giả của Dark Matter và các chuyên gia trọng lực từ mười quốc gia khác nhau.
Tiến sĩ Famaey nhận xét, Có thể cả lý thuyết trọng lực đã được sửa đổi, cũng không phải là lý thuyết Dark Matter, như chúng được xây dựng ngày nay, sẽ giải quyết tất cả các vấn đề của động lực học thiên hà hoặc vũ trụ học. Về nguyên tắc, sự thật có thể nằm ở giữa, nhưng rất có lý khi chúng ta đang thiếu một cái gì đó cơ bản về trọng lực, và sẽ cần một phương pháp lý thuyết hoàn toàn mới để giải quyết tất cả những vấn đề này. Tuy nhiên, công thức của chúng tôi rất đơn giản đến mức hấp dẫn khi xem nó là một phần của một lý thuyết cơ bản chưa được biết đến. Tất cả dữ liệu thiên hà dường như được giải thích một cách dễ dàng.
Nguồn gốc: Bản tin PPARC
