Có những khoảng trống trong vũ trụ và chúng ta không thể nhìn thấy chúng đúng cách. Và đó là một điều tốt.
Những khoảng trống này - những khoảng trống khổng lồ, bất thường trong không gian trống rỗng của các thiên hà - đều ở khắp vũ trụ. Nhưng, vì chúng trống rỗng, các nhà thiên văn học không thể quan sát trực tiếp chúng. Thay vào đó, họ phát hiện ra chúng bằng cách ánh xạ các thiên hà qua không gian, và sau đó đánh dấu các khu vực ở giữa các khu vực này. Tuy nhiên, từ góc nhìn của chúng ta về Trái đất, tất cả những khoảng trống đó trông có vẻ méo mó.
Những khu vực này xuất hiện trải dài ở một số nơi và bị cắt xén ở những nơi khác. Đó là hậu quả của việc "dịch chuyển đỏ" các thiên hà ở biên giới của chúng, một sự biến dạng thị giác gây ra bởi sự chuyển động của các hệ thống này: Khi chúng di chuyển ra khỏi người xem (Earthlings, trong trường hợp này), các bước sóng của các thiên hà dường như bị kéo dài, trở nên đỏ hơn ; những người di chuyển về phía chúng tôi sẽ trông có màu xanh hơn khi bước sóng của họ ngắn hơn. Năng lượng tối là cái tên các nhà thiên văn học đã đặt cho một lực vô hình kéo dài vũ trụ của chúng ta và khiến các thiên hà di chuyển ra xa nhau.
Sự biến dạng đó hóa ra là một điều tốt, theo một bài báo xuất bản ngày 9 tháng 7 trên tạp chí Vật lý Đánh giá D. Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã dựa vào các phép đo chính xác về các dịch chuyển đỏ của các thiên hà riêng lẻ để tìm ra vũ trụ đang giãn nở nhanh như thế nào và lần lượt, bao nhiêu năng lượng tối hiện diện để thúc đẩy sự mở rộng đó. Nhưng đo lường sự biến dạng của các lỗ rỗng hóa ra là một kỹ thuật chính xác hơn nhiều, cho phép các nhà nghiên cứu thu hẹp sự mở rộng đó hơn nữa.
Seshadri Nadathur, nhà nghiên cứu tại Đại học Portsmouth, Vương quốc Anh, đồng thời là tác giả chính của bài báo cho biết: "Những gì chúng tôi thực sự đo được là sự biến dạng ở vị trí của các thiên hà xung quanh các vùng trống rỗng. "Điều thú vị về các khoảng trống là chúng là các vùng không gian xung quanh mà chúng ta có thể mô hình hóa rất chính xác các chuyển động của thiên hà."
Đó là bởi vì toán học cần thiết để xác định chính xác chuyển động của các thiên hà trở nên đơn giản hơn rất nhiều bên trong các khoảng trống này, Nadathur nói với Live Science. (Trong trường hợp này, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu các khoảng trống cách Trái đất khoảng 5,5 tỷ năm ánh sáng.)
"Các thiên hà di chuyển do lực hấp dẫn kéo chúng về phía các vùng vật chất dư thừa và vấn đề chung là lý thuyết về lực hấp dẫn của chúng ta - thuyết tương đối rộng của Einstein - rất phức tạp và các phương trình rất khó giải quyết chính xác", ông nói. "Vì vậy, hầu hết thời gian trong vũ trụ học, chúng tôi sử dụng các phép tính gần đúng - được gọi là 'lý thuyết nhiễu loạn' - để giúp giải quyết vấn đề có thể giải quyết được. Lý thuyết nhiễu loạn này hoạt động tốt hơn ở các vùng trống so với các khu vực có nhiều vấn đề, vì vậy chúng tôi dự đoán đơn giản hơn để thực hiện và chính xác hơn rất nhiều trong các khoảng trống. "
Kết quả của độ chính xác bổ sung đó là, bằng cách sử dụng kỹ thuật tiên phong trong bài báo này, các nhà khoa học có thể đưa ra ước tính chính xác hơn nhiều về tốc độ giãn nở của vũ trụ, và xác nhận rõ hơn rằng tốc độ mở rộng quan sát phù hợp với lý thuyết ưa thích của các nhà thiên văn học về lý do mở rộng đang xảy ra . Kết quả mới cũng giới hạn hơn nữa phạm vi của một số lý thuyết thay thế đang trôi nổi ngoài kia. Các phép đo tốt nhất trước đây về chuyển động thiên hà cũng làm tất cả điều này, nhưng kém hơn khoảng bốn lần, theo Nadathur.
Những phép đo tốt nhất trước đây về sự dịch chuyển của các khoảng trống thiên hà xuất phát từ một nghiên cứu về bầu trời có tên là Khảo sát Quang phổ Dao động Baryon (BOSS). Phép đo biến dạng khoảng trống này cũng dựa trên dữ liệu BOSS, nhưng đã cải thiện rất nhiều kết luận của nó khi áp dụng kỹ thuật phân tích mới này vào dữ liệu từ BOSS.
Các phép đo cải thiện sự giãn nở của vũ trụ phù hợp với các lý thuyết hiện có về cách năng lượng tối hoạt động trong vũ trụ, các nhà nghiên cứu đã viết trong bài báo: rằng chúng ta sống trong một vũ trụ "phẳng" với năng lượng tối liên tục thúc đẩy sự giãn nở của nó. "Bằng cách đặt kết quả của chúng tôi cùng với những kết quả từ kỹ thuật BAO, chúng tôi có thể có được phép đo tốt hơn nhiều về tốc độ mở rộng vũ trụ 5,5 tỷ năm trước," Nadathur nói. "Và điều này đến lượt nó rất quan trọng vì nó cho chúng ta biết năng lượng tối đã làm gì trong thời gian đó, cũng như những thứ khác như độ cong của không gian - đó là điều khiến chúng ta các nhà vũ trụ học phấn khích."
Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra trong bài báo rằng có một số nỗ lực sắp tới để quét bầu trời chính xác hơn BOSS, để hiểu được năng lượng tối thậm chí còn tốt hơn. Kỹ thuật tương tự, các nhà nghiên cứu đã viết, cũng sẽ cải thiện rất nhiều độ chính xác của những khảo sát đó.
