Tín dụng hình ảnh: ESA
Chỉ vài năm trước, các nhà thiên văn học đã làm rung chuyển các mô hình hiện tại của Vũ trụ bằng lý thuyết về năng lượng tối; trong đó nói rằng sự mở rộng của Vũ trụ đang thực sự tăng tốc. Bằng cách nhìn vào các cụm thiên hà xa xôi - cách xa tới 10 tỷ năm ánh sáng - các nhà thiên văn học ESA nhận thấy chúng chứa nhiều vật chất tập trung hơn so với lý thuyết về năng lượng tối sẽ dự đoán. Nếu vật chất quá tập trung, Vũ trụ có thể là 70% năng lượng tối.
Đài quan sát tia X của ESA, XMM-Newton, đã quay trở lại trêu ngươi dữ liệu mới về bản chất của Vũ trụ. Trong một cuộc khảo sát các cụm thiên hà xa xôi, XMM-Newton đã tìm thấy sự khác biệt khó hiểu giữa các cụm thiên hà ngày nay và những thiên hà có mặt trong Vũ trụ khoảng bảy nghìn triệu năm trước. Một số nhà khoa học cho rằng điều này có thể được giải thích có nghĩa là ’năng lượng tối mà hầu hết các nhà thiên văn học tin rằng thống trị Vũ trụ đơn giản là không tồn tại?
Các quan sát của tám cụm thiên hà xa xôi, xa nhất cách chúng ta khoảng 10 nghìn triệu năm ánh sáng, được nghiên cứu bởi một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế do David Lumb thuộc Trung tâm nghiên cứu và công nghệ vũ trụ ESA (ESTEC) ở Hà Lan. Họ so sánh các cụm này với những cụm được tìm thấy trong Vũ trụ gần đó. Nghiên cứu này được thực hiện như một phần của Dự án Omega XMM-Newton lớn hơn, nghiên cứu mật độ vật chất trong Vũ trụ dưới sự lãnh đạo của Jim Bartlett của Đại học de France.
Các cụm thiên hà là nguồn phát tia X phi thường vì chúng chứa một lượng lớn khí nhiệt độ cao. Khí này bao quanh các thiên hà giống như hơi nước bao quanh con người trong phòng tắm hơi. Bằng cách đo lượng và năng lượng của tia X từ một cụm, các nhà thiên văn học có thể tìm ra cả nhiệt độ của khí cụm và cả khối lượng của cụm.
Về mặt lý thuyết, trong một vũ trụ nơi mật độ vật chất cao, các cụm thiên hà sẽ tiếp tục phát triển theo thời gian và do đó, trung bình, nên chứa nhiều khối lượng hơn so với trước đây.
Hầu hết các nhà thiên văn học tin rằng chúng ta sống trong một vũ trụ mật độ thấp, trong đó một chất bí ẩn được gọi là energy năng lượng tối, chiếm 70% nội dung của vũ trụ và do đó, tràn ngập mọi thứ. Trong kịch bản này, các cụm thiên hà sẽ ngừng phát triển sớm trong lịch sử Vũ trụ và trông gần như không thể phân biệt được với các thiên hà ngày nay.
Trong một bài báo sắp được xuất bản bởi tạp chí Châu Âu Astronomy and Astrophysics, các nhà thiên văn học từ Dự án Omega XMM-Newton trình bày kết quả cho thấy các cụm thiên hà trong Vũ trụ xa xôi không giống như ngày nay. Họ dường như cho ra nhiều tia X hơn ngày nay. Vì vậy, rõ ràng, các cụm thiên hà đã thay đổi diện mạo theo thời gian.
Trong một bài báo kèm theo, Alain Blanchard của Labouratoire dỉAstrophysique de l KhănObservatoire Midi-Pyr? N và nhóm của ông sử dụng kết quả để tính toán mức độ phong phú của các cụm thiên hà thay đổi theo thời gian. Blanchard nói, trong quá khứ Có ít cụm thiên hà hơn.
Kết quả như vậy chỉ ra rằng Vũ trụ phải là một môi trường có mật độ cao, mâu thuẫn rõ ràng với mô hình ‘sự phù hợp, có nghĩa là một vũ trụ có năng lượng tối đến 70% và mật độ vật chất rất thấp. Blanchard biết rằng kết luận này sẽ gây tranh cãi rất lớn, nói rằng, để tính đến những kết quả này, bạn phải có rất nhiều vấn đề trong Vũ trụ và không có nhiều năng lượng cho năng lượng tối.
Để dung hòa các quan sát XMM-Newton mới với các mô hình phù hợp, các nhà thiên văn học sẽ phải thừa nhận một lỗ hổng cơ bản trong kiến thức của họ về hành vi của các cụm và, có thể, về các thiên hà bên trong chúng. Chẳng hạn, các thiên hà trong các cụm ở xa sẽ phải bơm nhiều năng lượng hơn vào khí xung quanh so với hiện tại. Quá trình đó sau đó sẽ giảm dần khi cụm và các thiên hà bên trong nó phát triển.
Bất kể kết quả được diễn giải theo cách nào, XMM-Newton đã mang đến cho các nhà thiên văn học một cái nhìn sâu sắc mới về Vũ trụ và một bí ẩn mới để giải đố. Đối với khả năng các kết quả XMM-Newton đơn giản là sai, chúng đang trong quá trình được xác nhận bởi các quan sát tia X khác. Nếu những điều này trả về cùng một câu trả lời, chúng ta có thể phải suy nghĩ lại về sự hiểu biết của chúng ta về Vũ trụ.
Nội dung của vũ trụ
Nội dung của Vũ trụ được cho là bao gồm ba loại chất: vật chất bình thường, vật chất tối và năng lượng tối. Vật chất bình thường bao gồm các nguyên tử tạo nên các ngôi sao, hành tinh, con người và mọi vật thể hữu hình khác trong Vũ trụ. Nghe có vẻ khiêm tốn, vật chất bình thường gần như chắc chắn chiếm một tỷ lệ nhỏ trong Vũ trụ, khoảng từ 1% đến 10%.
Càng nhiều nhà thiên văn quan sát Vũ trụ, họ càng cần phải tìm ra nhiều vấn đề hơn để giải thích tất cả. Vấn đề này không thể được tạo ra từ các nguyên tử bình thường, tuy nhiên, nếu không sẽ có nhiều ngôi sao và thiên hà được nhìn thấy. Thay vào đó, họ đặt ra thuật ngữ vật chất tối cho chất đặc biệt này một cách chính xác bởi vì nó thoát khỏi sự phát hiện của chúng tôi. Đồng thời, các nhà vật lý cố gắng hiểu thêm về các lực của tự nhiên đã bắt đầu tin rằng các hạt vật chất mới và kỳ lạ phải có nhiều trong Vũ trụ. Chúng hầu như không bao giờ tương tác với vật chất bình thường và nhiều người hiện tin rằng các hạt này là vật chất tối. Vào thời điểm hiện tại, mặc dù nhiều thí nghiệm đang được tiến hành để phát hiện các hạt vật chất tối, nhưng không có thành công nào. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học vẫn tin rằng đâu đó giữa 30% và 99% Vũ trụ có thể bao gồm vật chất tối.
Năng lượng tối là sự bổ sung mới nhất cho nội dung của Vũ trụ. Ban đầu, Albert Einstein đã đưa ra ý tưởng về một năng lượng vũ trụ toàn năng, trước khi ông biết rằng Vũ trụ đang giãn nở. Vũ trụ đang mở rộng không cần một hằng số vũ trụ học như Einstein đã gọi năng lượng của mình. Tuy nhiên, trong những năm 1990, các quan sát về các ngôi sao nổ tung trong Vũ trụ xa xôi cho thấy Vũ trụ không chỉ mở rộng mà còn tăng tốc. Cách duy nhất để giải thích điều này là giới thiệu lại năng lượng vũ trụ Einstein Einstein ở dạng thay đổi một chút, gọi là năng lượng tối. Không ai biết năng lượng tối có thể là gì.
Trong mô hình phù hợp phổ biến hiện nay, vũ trụ, vũ trụ, 70% vũ trụ được cho là năng lượng tối, 25% vật chất tối và 5% vật chất bình thường.
Nguồn gốc: ESA News Release
