Trở lại vào tháng 11, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Swinburne và Đại học Cambridge đã công bố một số phát hiện rất thú vị về một thiên hà nằm cách đó khoảng 8 tỷ năm ánh sáng. Sử dụng Kính thiên văn rất lớn (VLT) của Đài thiên văn La Silla, họ đã kiểm tra ánh sáng phát ra từ lỗ đen siêu lớn (SMBH) ở trung tâm của nó.
Khi làm như vậy, họ có thể xác định rằng năng lượng điện từ đến từ thiên hà xa xôi này giống như những gì chúng ta quan sát được ở đây trong Dải Ngân hà. Điều này cho thấy một lực cơ bản của Vũ trụ (điện từ) không đổi theo thời gian. Và vào thứ Hai, ngày 4 tháng 12, ESO đã tiếp tục phát hiện lịch sử này bằng cách phát hành các bài đọc phổ màu của thiên hà xa xôi này - được gọi là HE 0940-1050.
Tóm lại, hầu hết các thiên hà lớn trong Vũ trụ đều có SMBH ở trung tâm của chúng. Những lỗ đen khổng lồ này được biết đến với việc tiêu thụ vật chất quay quanh tất cả chúng, trục xuất một lượng cực lớn các sóng vô tuyến, vi sóng, hồng ngoại, quang học, tia cực tím (UV), tia X và tia gamma trong quá trình này. Bởi vì điều này, chúng là một trong những vật thể sáng nhất trong Vũ trụ được biết đến và có thể nhìn thấy được thậm chí từ hàng tỷ năm ánh sáng.
Nhưng do khoảng cách của chúng, năng lượng mà chúng phát ra phải truyền qua môi trường liên thiên hà, nơi nó tiếp xúc với lượng vật chất đáng kinh ngạc. Trong khi hầu hết trong số này bao gồm hydro và heli, cũng có một số lượng các nguyên tố khác. Chúng hấp thụ phần lớn ánh sáng truyền giữa các thiên hà xa xôi và chúng ta, và các vạch hấp thụ mà nó tạo ra có thể cho chúng ta biết rất nhiều về các loại nguyên tố ngoài kia.
Đồng thời, nghiên cứu các vạch hấp thụ được tạo ra bởi ánh sáng đi qua không gian có thể cho chúng ta biết lượng ánh sáng đã bị loại bỏ khỏi phổ quasar ban đầu. Sử dụng thiết bị đo tia cực tím và thị giác siêu âm (UVES) trên tàu VLT, nhóm Swinburne và Cambridge đã có thể làm điều đó, do đó đã lén lút đạt đỉnh điểm trong dấu vân tay của Vũ trụ thời kỳ đầu.
Những gì họ tìm thấy là năng lượng đến từ HE 0940-1050 rất giống với năng lượng quan sát được trong thiên hà Milky Way. Về cơ bản, họ đã thu được bằng chứng rằng năng lượng điện từ phù hợp theo thời gian, điều mà trước đây là một bí ẩn đối với các nhà khoa học. Khi họ nêu trong nghiên cứu của họ, đã được xuất bản trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia:
Mô hình chuẩn của vật lý hạt không đầy đủ vì nó không thể giải thích các giá trị của hằng số cơ bản, hoặc dự đoán sự phụ thuộc của chúng vào các tham số như thời gian và không gian. Do đó, nếu không có một lý thuyết có thể giải thích chính xác những con số này, thì hằng số của chúng chỉ có thể được thăm dò bằng cách đo chúng ở những nơi, thời gian và điều kiện khác nhau. Hơn nữa, nhiều lý thuyết cố gắng hợp nhất lực hấp dẫn với ba lực lượng tự nhiên khác gọi các hằng số cơ bản khác nhau.“
Vì nó cách xa 8 tỷ năm ánh sáng và hệ thống hấp thụ kim loại can thiệp mạnh mẽ của nó, phát hiện phổ điện từ được đưa ra bởi chuẩn tinh trung tâm HE 0940-1050 - chưa kể đến khả năng hiệu chỉnh cho tất cả ánh sáng bị hấp thụ bởi môi trường liên thiên hà can thiệp - cung cấp một cơ hội duy nhất để đo lường chính xác làm thế nào lực cơ bản này có thể thay đổi trong một khoảng thời gian rất dài.
Trên hết, thông tin phổ mà họ thu được có chất lượng cao nhất từng được quan sát từ một chuẩn tinh. Khi họ tiếp tục chỉ ra trong nghiên cứu của họ:
Lỗi lỗi hệ thống lớn nhất trong tất cả (nhưng một) phép đo tương tự trước đó, bao gồm cả các mẫu lớn, là biến dạng tầm xa trong hiệu chuẩn bước sóng. Những điều này sẽ thêm một lỗi hệ thống? 2 ppm vào phép đo của chúng tôi và lên đến 10 ppm cho các phép đo khác bằng cách sử dụng các chuyển tiếp Mg và Fe.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã khắc phục điều này bằng cách so sánh phổ UVES với phổ được hiệu chuẩn tốt thu được từ Máy tìm kiếm hành tinh tốc độ chính xác cao (HARPS) - cũng được đặt tại Đài thiên văn La Silla. Bằng cách kết hợp các bài đọc này, chúng đã bị bỏ lại với độ không đảm bảo hệ thống còn lại chỉ 0,59 ppm, biên sai số thấp nhất từ bất kỳ khảo sát quang phổ nào cho đến nay.
Đây là tin tức thú vị, và vì nhiều lý do mà một. Một mặt, các phép đo chính xác của các thiên hà xa xôi cho phép chúng ta kiểm tra một số khía cạnh khó khăn nhất trong các mô hình vũ trụ hiện tại của chúng ta. Mặt khác, xác định rằng điện từ hoạt động theo cách nhất quán theo thời gian là một phát hiện chính, phần lớn là do nó chịu trách nhiệm cho rất nhiều những gì diễn ra trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Nhưng có lẽ quan trọng nhất trong tất cả, hiểu cách một lực cơ bản như điện từ hoạt động theo thời gian và không gian là bản chất để tìm ra cách nó - cũng như lực hạt nhân yếu và mạnh - thống nhất với lực hấp dẫn. Điều này cũng là mối bận tâm của các nhà khoa học, những người vẫn còn lúng túng khi giải thích làm thế nào các định luật điều chỉnh các hạt tương tác (tức là lý thuyết lượng tử) thống nhất với các giải thích về cách thức hoạt động của lực hấp dẫn (nghĩa là thuyết tương đối rộng).
Bằng cách tìm các phép đo về cách các lực này hoạt động không thay đổi có thể giúp tạo ra một Lý thuyết thống nhất (GUT) hoạt động. Một bước gần hơn để thực sự hiểu cách thức vũ trụ hoạt động!
