Gần như mọi phép đo thiên văn đều phụ thuộc vào hằng số Hubble, một con số tính toán sự giãn nở của Vũ trụ. Điều này khẳng định rằng Vũ trụ vẫn còn từ 12 đến 14 tỷ năm tuổi.
Một con số cực kỳ quan trọng xác định tốc độ mở rộng của Vũ trụ, cái gọi là hằng số Hubble, đã được xác định độc lập bằng cách sử dụng Đài quan sát tia X của NASA Chand Chandra. Giá trị mới này phù hợp với các phép đo gần đây bằng các phương pháp khác và mở rộng tính hợp lệ của chúng đến khoảng cách lớn hơn, do đó cho phép các nhà thiên văn học thăm dò các kỷ nguyên trước đó trong quá trình tiến hóa của Vũ trụ.
Lý do kết quả này rất có ý nghĩa là chúng ta cần hằng số Hubble để cho chúng ta biết kích thước của Vũ trụ, tuổi của nó và bao nhiêu vật chất chứa nó, ném cho biết Bon Bonamente từ Trung tâm bay không gian Marshall (MSFC) của NASA ở Huntsville, Ala., Tác giả chính trên bài báo mô tả kết quả. Các nhà thiên văn học của thế giới hoàn toàn cần phải tin vào con số này bởi vì chúng tôi sử dụng nó cho vô số tính toán.
Hằng số Hubble được tính bằng cách đo tốc độ mà các vật thể đang di chuyển ra xa chúng ta và chia cho khoảng cách của chúng. Hầu hết các nỗ lực trước đây để xác định hằng số Hubble có liên quan đến việc sử dụng thang nhiều bước hoặc khoảng cách, cách tiếp cận trong đó khoảng cách đến các thiên hà gần đó được sử dụng làm cơ sở để xác định khoảng cách lớn hơn.
Cách tiếp cận phổ biến nhất là sử dụng một loại sao xung được nghiên cứu kỹ lưỡng được gọi là biến Cepheid, kết hợp với siêu tân tinh ở xa hơn để theo dõi khoảng cách trên khắp vũ trụ. Các nhà khoa học sử dụng phương pháp này và quan sát từ Kính viễn vọng Không gian Hubble có thể đo hằng số Hubble trong vòng 10%. Tuy nhiên, chỉ có kiểm tra độc lập mới mang lại cho họ sự tự tin mà họ mong muốn, vì phần lớn sự hiểu biết của chúng ta về Vũ trụ bị treo trong sự cân bằng.
Bằng cách kết hợp dữ liệu tia X từ Chandra với các quan sát vô tuyến của các cụm thiên hà, nhóm nghiên cứu đã xác định khoảng cách đến 38 cụm thiên hà trong khoảng từ 1,4 tỷ đến 9,3 tỷ năm ánh sáng từ Trái đất. Những kết quả này không dựa vào thang khoảng cách truyền thống. Bonamente và các đồng nghiệp của mình tìm thấy hằng số Hubble là 77 km mỗi giây trên một megapixel (một megapixel tương đương với 3,26 triệu năm ánh sáng), với độ không chắc chắn khoảng 15%.
Kết quả này đồng ý với các giá trị được xác định bằng các kỹ thuật khác. Hằng số Hubble trước đây đã được tìm thấy là 72, cho hoặc mất 8, km mỗi giây trên mỗi kiloparsec dựa trên các quan sát của Kính viễn vọng Không gian Hubble. Kết quả Chandra mới rất quan trọng vì nó cung cấp xác nhận độc lập rằng các nhà khoa học đã tìm kiếm và sửa chữa tuổi của Vũ trụ trong khoảng từ 12 đến 14 tỷ năm.
Các kết quả mới này hoàn toàn độc lập với tất cả các phương pháp đo hằng số Hubble trước đó, thành viên nhóm nghiên cứu Marshall Joy cũng thuộc MSFC cho biết.
Các nhà thiên văn học đã sử dụng một hiện tượng gọi là hiệu ứng Sunyaev - Zeldovich, trong đó các photon trong nền vi sóng vũ trụ (CMB) tương tác với các electron trong khí nóng bao trùm các cụm thiên hà khổng lồ. Các photon thu được năng lượng từ sự tương tác này, làm biến dạng tín hiệu từ nền vi sóng theo hướng của cụm. Độ lớn của biến dạng này phụ thuộc vào mật độ và nhiệt độ của các electron nóng và kích thước vật lý của cụm. Sử dụng kính viễn vọng vô tuyến để đo độ méo của nền vi sóng và Chandra để đo các tính chất của khí nóng, kích thước vật lý của cụm có thể được xác định. Từ kích thước vật lý này và một phép đo đơn giản của góc được phụ thuộc bởi cụm, các quy tắc hình học có thể được sử dụng để lấy khoảng cách của nó. Hằng số Hubble được xác định bằng cách chia tốc độ cụm được đo trước đó cho các khoảng cách mới xuất phát này.
Dự án này đã được nhà thiết kế gương kính viễn vọng của Chandra, Leon Van Speybroeck, người đã qua đời vào năm 2002. Nền tảng được đặt ra khi các thành viên của nhóm John Carlstrom (Đại học Chicago) và Marshall Joy thu được các phép đo vô tuyến cẩn thận về các biến dạng trong bức xạ CMB bằng radio kính viễn vọng tại Mảng Berkeley-Illinois-Maryland và Đài quan sát Đài phát thanh Thung lũng Caltech Owens. Để đo tính chất tia X chính xác của khí trong các cụm ở xa này, cần phải có kính viễn vọng tia X dựa trên không gian với độ phân giải và độ nhạy của Chandra.
Đây là một trong những mục tiêu của Leon, khi thấy dự án này xảy ra và tôi rất tự hào khi thấy điều này trở thành hiện thực, chuyên gia khoa học dự án Chandra Martin Weisskopf của MSFC cho biết.
Các kết quả được mô tả trong một bài báo xuất hiện trong số ra ngày 10 tháng 8 của Tạp chí Vật lý thiên văn. MSFC quản lý chương trình Chandra cho Cơ quan Ban Giám đốc Sứ mệnh Khoa học. Đài quan sát vật lý thiên văn Smithsonian kiểm soát các hoạt động khoa học và chuyến bay từ Trung tâm X-quang Chandra, Cambridge, Mass.
Nguồn gốc: Chandra News phát hành
