Tín dụng hình ảnh: SDSS
Kể từ khi phát hiện ra một vài năm trước về một thế lực bí ẩn, được gọi là năng lượng tối, dường như đang tăng tốc Vũ trụ, các nhà thiên văn học đã tìm kiếm thêm bằng chứng để hỗ trợ hoặc giảm giá cho lý thuyết này. Các nhà thiên văn học từ Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan đã tìm thấy sự dao động trong bức xạ nền vũ trụ phù hợp với ảnh hưởng đẩy lùi của năng lượng tối.
Các nhà khoa học từ Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan đã công bố phát hiện bằng chứng vật lý độc lập cho sự tồn tại của năng lượng tối.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy dấu ấn của năng lượng tối bằng cách tương quan hàng triệu thiên hà trong Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan (SDSS) và bản đồ nhiệt độ nền vi sóng vũ trụ từ NASA thăm dò vi sóng dị hướng lò vi sóng (WMAP) của NASA. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy năng lượng tối trong trò chơi bóng tối trên bức xạ vũ trụ cổ đại, một di tích của bức xạ được làm mát từ Vụ nổ lớn.
Với sự kết hợp các kết quả từ hai cuộc khảo sát bầu trời lớn này, khám phá này cung cấp bằng chứng vật lý cho sự tồn tại của năng lượng tối; một kết quả bổ sung cho công việc trước đó về sự tăng tốc của vũ trụ được đo từ các siêu tân tinh ở xa. Các quan sát từ các quan sát bóng của bức xạ thiên văn Millimetric và địa vật lý (BOOMERANG) của nền vi sóng vũ trụ (CMB) cũng là một phần của những phát hiện trước đó.
Năng lượng tối, một thành phần chính của vũ trụ và là một trong những câu hỏi hóc búa lớn nhất trong khoa học, là lực đẩy hấp dẫn hơn là hấp dẫn. Điều này khiến quá trình mở rộng vũ trụ tăng tốc, trái ngược với sự hấp dẫn của vật chất thông thường (và bóng tối), sẽ khiến nó giảm tốc.
Trong một vũ trụ phẳng, hiệu ứng mà chúng ta quan sát chỉ xảy ra nếu bạn có một vũ trụ có năng lượng tối, tiến sĩ giải thích, tiến sĩ Ryan Scranton thuộc khoa Vật lý và Thiên văn học của Đại học Pittsburgh. Nếu vũ trụ chỉ gồm vật chất và vẫn phẳng, hiệu ứng này sẽ không tồn tại.
Sau khi các photon từ nền vi sóng vũ trụ (CMB) truyền tới chúng ta từ 380.000 năm sau Vụ nổ lớn, chúng có thể trải nghiệm một số quy trình vật lý, bao gồm cả hiệu ứng Sachs-Wolfe tích hợp. Hiệu ứng này là một dấu ấn hoặc bóng của năng lượng tối trên vi sóng. Hiệu ứng này cũng đo lường sự thay đổi nhiệt độ của nền vi sóng vũ trụ do ảnh hưởng của trọng lực lên năng lượng của photon, một Scranton bổ sung.
Phát hiện này là một phát hiện vật lý của năng lượng tối và rất bổ sung cho các phát hiện khác về năng lượng tối. Bác sĩ Bob Nichol, cộng tác viên SDSS và phó giáo sư vật lý tại Đại học Carnegie Mellon ở Pittsburgh đã bổ sung. Nichol ví hiệu ứng Sachs-Wolfe tích hợp khi nhìn vào một người đứng trước cửa sổ đầy nắng: Bạn chỉ cần xem phác thảo của họ và có thể nhận ra họ chỉ từ thông tin này. Tương tự như vậy, tín hiệu mà chúng ta nhìn thấy có đường viền (hoặc bóng) phù hợp mà chúng ta mong đợi cho năng lượng tối, Josh nói.
Đặc biệt, màu sắc của tín hiệu giống với màu của nền vi sóng vũ trụ, chứng tỏ nó có nguồn gốc vũ trụ và không gây ô nhiễm khó chịu, ông nói thêm.
Công việc này cung cấp xác nhận vật lý rằng một người cần năng lượng tối để giải thích đồng thời cả dữ liệu CMB và SDSS, độc lập với công việc siêu tân tinh. Kiểm tra chéo như vậy là rất quan trọng trong khoa học, Jim nói thêm Jim Gunn, Nhà khoa học dự án của SDSS và Giáo sư Thiên văn học tại Đại học Princeton.
Tiến sĩ Andrew Connolly của Đại học Pittsburgh giải thích rằng các photon truyền từ nền vi sóng vũ trụ đi qua nhiều nồng độ thiên hà và vật chất tối. Khi họ rơi vào một giếng hấp dẫn, họ có được năng lượng (giống như một quả bóng lăn xuống một ngọn đồi). Khi họ đi ra, họ mất năng lượng (một lần nữa như một quả bóng lăn lên một ngọn đồi). Hình ảnh chụp ảnh của vi sóng trở nên xanh hơn (tức là nhiều năng lượng hơn) khi chúng rơi vào các nồng độ siêu sao này và sau đó trở nên đỏ hơn (tức là ít năng lượng hơn) khi chúng trèo ra khỏi chúng.
Trong một vũ trụ bao gồm chủ yếu là vật chất bình thường, người ta sẽ mong đợi rằng hiệu ứng ròng của các ca làm việc đỏ và xanh sẽ hủy bỏ. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, chúng ta thấy rằng hầu hết những thứ trong vũ trụ của chúng ta đều bất thường ở chỗ nó bị hấp dẫn về mặt hấp dẫn chứ không phải là hấp dẫn về mặt hấp dẫn, ông đã giải thích Albert Stebbins, một nhà khoa học tại Trung tâm Vật lý thiên văn Fermi của NASA Tổ chức. Đây là thứ bất thường mà chúng ta gọi là năng lượng tối.
Cộng tác viên SDSS Connolly cho biết nếu độ sâu của giếng hấp dẫn giảm trong khi photon đi qua nó thì photon sẽ thoát ra với năng lượng nhiều hơn một chút. Nếu điều này là đúng thì chúng ta sẽ thấy rằng nhiệt độ nền vi sóng vũ trụ nóng hơn một chút ở những vùng có nhiều thiên hà. Đây chính xác là những gì chúng tôi tìm thấy.
Stebbins nói thêm rằng sự thay đổi năng lượng ròng dự kiến từ một khối lượng tập trung ít hơn một phần trong một triệu và các nhà nghiên cứu đã phải xem xét một số lượng lớn các thiên hà trước khi họ có thể thấy hiệu ứng. Ông nói rằng các kết quả xác nhận rằng năng lượng tối tồn tại ở nồng độ khối lượng tương đối nhỏ: chỉ 100 triệu năm ánh sáng trong đó các hiệu ứng năng lượng tối được quan sát trước đó ở quy mô 10 tỷ năm ánh sáng. Một khía cạnh độc đáo của dữ liệu SDSS là khả năng đo chính xác khoảng cách đến tất cả các thiên hà từ phân tích ảnh chụp của các dịch chuyển đỏ trắc quang của chúng. Vì vậy, chúng ta có thể xem dấu ấn của hiệu ứng này trên CMB phát triển như là một chức năng của thời đại của vũ trụ, theo ông Conn Connolly. Cuối cùng, chúng ta có thể xác định được bản chất của năng lượng tối từ các phép đo như thế này, mặc dù đó là một chút trong tương lai.
Để đưa ra kết luận rằng năng lượng tối tồn tại, chúng ta chỉ cần cho rằng vũ trụ không bị cong. Sau khi kết quả thăm dò bất đẳng hướng lò vi sóng Wilkinson được đưa ra (vào tháng 2 năm 2003), đó là một giả định được chấp nhận tốt, theo ông Scranton giải thích. Đây là một điều cực kỳ thú vị. Chúng tôi đã không biết nếu chúng tôi có thể nhận được tín hiệu vì vậy chúng tôi đã dành nhiều thời gian để kiểm tra dữ liệu chống lại ô nhiễm từ thiên hà của chúng tôi hoặc các nguồn khác. Có kết quả xuất hiện mạnh mẽ như họ đã làm rất hài lòng.
Những khám phá được thực hiện trong 3.400 độ vuông của bầu trời được SDSS khảo sát.
David Spergel, nhà vũ trụ học của Đại học Princeton và là thành viên của nhóm khoa học WMAP cho biết, sự kết hợp giữa lò vi sóng không gian và dữ liệu quang học trên mặt đất đã cho chúng ta cửa sổ mới này vào các tính chất của năng lượng tối. Bằng cách kết hợp dữ liệu WMAP và SDSS, Scranton và cộng tác viên đã chỉ ra rằng năng lượng tối, dù đó là gì, không phải là thứ bị hấp dẫn bởi lực hấp dẫn ngay cả trên quy mô lớn được khảo sát bởi Sloan Digital Sky Survey.
Đây là một gợi ý quan trọng cho các nhà vật lý đang cố gắng tìm hiểu năng lượng tối bí ẩn, ông Spergel nói thêm.
Ngoài các nhà điều tra chính Scranton, Connolly, Nichol và Stebbins, Istavan Szapudi của Đại học Hawaii đã đóng góp cho nghiên cứu. Những người khác tham gia phân tích bao gồm Niayesh Afshordi của Đại học Princeton, Max Tegmark của Đại học Pennsylvania và Daniel Eisenstein của Đại học Arizona.
GIỚI THIỆU VỀ KHẢO SÁT SKY KỸ THUẬT SỐ SLOAN (SDSS)
Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan (sdss.org) sẽ lập bản đồ chi tiết một phần tư toàn bộ bầu trời, xác định vị trí và độ sáng tuyệt đối của 100 triệu thiên thể. Nó cũng sẽ đo khoảng cách đến hơn một triệu thiên hà và chuẩn tinh. Hiệp hội nghiên cứu vật lý thiên văn (ARC) vận hành Đài quan sát điểm Apache, nơi đặt kính viễn vọng SDSS.
SDSS là một dự án hợp tác của Đại học Chicago, Fermilab, Viện nghiên cứu nâng cao, Nhóm tham gia Nhật Bản, Đại học Johns Hopkins, Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos, Viện thiên văn học Max-Planck (MPIA), Max- Planck-Viện Vật lý thiên văn (MPA), Đại học bang New Mexico, Đại học Pittsburgh, Đại học Princeton, Đài quan sát hải quân Hoa Kỳ và Đại học Washington.
Tài trợ cho dự án đã được cung cấp bởi Quỹ Alfred P. Sloan, Tổ chức tham gia, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia, Quỹ Khoa học Quốc gia, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Monbukagakusho và Hiệp hội Max Planck của Nhật Bản.
WILKINSON MICWAYAVE ANISOTROPY PROBE (WMAP) là một nhiệm vụ của NASA được xây dựng với sự hợp tác của Đại học Princeton và Trung tâm bay không gian Goddard để đo nhiệt độ của bức xạ nền vũ trụ, nhiệt lượng còn sót lại từ Vụ nổ lớn. Nhiệm vụ WMAP cho thấy các điều kiện khi chúng tồn tại trong vũ trụ sơ khai bằng cách đo các tính chất của bức xạ nền vi sóng vũ trụ trên bầu trời đầy đủ. (http://map.gsfc.nasa.gov)
Nguồn gốc: Bản tin SDSS
