Một cái gì đó không hoàn toàn đúng trong vũ trụ. Ít nhất là dựa trên tất cả mọi thứ mà các nhà vật lý biết cho đến nay. Các ngôi sao, thiên hà, hố đen và tất cả các thiên thể khác đang rời xa nhau nhanh hơn theo thời gian. Các phép đo trong quá khứ trong khu vực vũ trụ địa phương của chúng ta thấy rằng vũ trụ đang bùng nổ ra bên ngoài nhanh hơn so với lúc ban đầu. Đó không phải là trường hợp, dựa trên mô tả tốt nhất của các nhà khoa học về vũ trụ.
Nếu các phép đo của chúng về một giá trị được gọi là Hằng số Hubble là chính xác, điều đó có nghĩa là mô hình hiện tại đang thiếu vật lý mới quan trọng, chẳng hạn như các hạt cơ bản chưa được xác định, hoặc thứ gì đó kỳ lạ xảy ra với chất bí ẩn được gọi là năng lượng tối.
Bây giờ, trong một nghiên cứu mới, được công bố vào ngày 22 tháng 1 trên tạp chí Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia, các nhà khoa học đã đo Hubble Constant theo một cách hoàn toàn mới, xác nhận rằng, thực sự, vũ trụ đang giãn nở nhanh hơn so với trước đây. những ngày đầu.
"Một cái gì đó thú vị đang diễn ra"
Để giải thích vũ trụ đã đi từ một khối plasma nhỏ xíu, nóng, dày đặc đến không gian rộng lớn mà chúng ta thấy ngày nay, các nhà khoa học đã đề xuất mô hình được gọi là mô hình Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Mô hình đặt các ràng buộc về các tính chất của vật chất tối, một loại vật chất tạo ra lực hấp dẫn nhưng không phát ra ánh sáng và năng lượng tối, dường như chống lại trọng lực. LCDM có thể tái tạo thành công cấu trúc của các thiên hà và nền vi sóng vũ trụ - ánh sáng đầu tiên của vũ trụ - cũng như lượng hydro và heli trong vũ trụ. Nhưng nó không thể giải thích tại sao vũ trụ đang mở rộng nhanh hơn bây giờ.
Điều đó có nghĩa là mô hình LCDM sai hoặc các phép đo tốc độ mở rộng là.
Phương pháp mới nhằm mục đích cuối cùng là giải quyết cuộc tranh luận về tỷ lệ mở rộng, Simon Birrer, nhà nghiên cứu tại Đại học California, Los Angeles, và tác giả chính của nghiên cứu mới, nói với Live Science. Cho đến nay, các phép đo mới, độc lập xác nhận sự khác biệt, cho thấy vật lý mới có thể cần thiết.
Để tìm ra Constantble của Hubble, các nhà khoa học trước đây đã sử dụng một số phương pháp khác nhau. Một số siêu tân tinh được sử dụng trong vũ trụ địa phương (phần gần của vũ trụ), và một số khác đã dựa vào Cepheids, hoặc các loại sao xung và thường xuyên nhấp nháy trong độ sáng. Vẫn còn những người khác đã nghiên cứu bức xạ nền vũ trụ.
Nghiên cứu mới đã sử dụng một kỹ thuật liên quan đến ánh sáng từ các quasar - các thiên hà cực kỳ sáng được cung cấp bởi các lỗ đen khổng lồ - trong nỗ lực phá vỡ mối quan hệ.
"Cho dù thử nghiệm có cẩn thận đến đâu, luôn có thể có một số hiệu ứng được tích hợp vào các loại công cụ mà họ đang sử dụng để thực hiện phép đo đó. Vì vậy, khi một nhóm xuất hiện như thế này và sử dụng một bộ công cụ hoàn toàn khác và nhận được câu trả lời tương tự, sau đó bạn có thể nhanh chóng kết luận rằng câu trả lời đó không phải là kết quả của một số kỹ thuật nghiêm trọng ", Adam Riess, nhà nghiên cứu và nhà nghiên cứu đoạt giải Nobel tại Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian và Đại học Johns Hopkins nói. "Tôi nghĩ rằng sự tự tin của chúng tôi đang tăng lên rằng có điều gì đó thực sự thú vị đang diễn ra", Riess, người không tham gia vào nghiên cứu, nói với Live Science.
Thấy cả hai
Đây là cách kỹ thuật hoạt động: Khi ánh sáng từ một quasar đi qua một thiên hà can thiệp, lực hấp dẫn từ thiên hà khiến ánh sáng đó bị "uốn cong hấp dẫn" trước khi chạm vào Trái đất. Thiên hà hoạt động như một thấu kính để làm biến dạng ánh sáng của chuẩn tinh thành nhiều bản sao - phổ biến nhất là hai hoặc bốn tùy thuộc vào sự liên kết của các chuẩn tinh liên quan đến thiên hà. Mỗi bản sao đó đi một con đường hơi khác nhau quanh thiên hà.
Chuẩn tinh thường không tỏa sáng đều đặn như nhiều ngôi sao. Do vật liệu rơi vào các lỗ đen trung tâm của chúng, chúng thay đổi độ sáng theo thang hàng giờ đến hàng triệu năm. Do đó, khi hình ảnh của một quasar được thấu kính thành nhiều bản sao với các đường ánh sáng không bằng nhau, bất kỳ thay đổi nào về độ sáng của chuẩn tinh sẽ dẫn đến sự nhấp nháy tinh tế giữa các bản sao, vì ánh sáng từ các bản sao nhất định sẽ chạm vào Trái đất lâu hơn.
Từ sự khác biệt này, các nhà khoa học có thể xác định chính xác chúng ta cách xa cả quasar và thiên hà trung gian. Để tính hằng số Hubble, các nhà thiên văn học sau đó so sánh khoảng cách đó với dịch chuyển đỏ của vật thể hoặc sự dịch chuyển bước sóng ánh sáng về phía đầu đỏ của quang phổ (cho thấy ánh sáng của vật thể giãn ra bao nhiêu khi vũ trụ giãn nở).
Nghiên cứu ánh sáng từ các hệ thống tạo ra bốn hình ảnh, hoặc bản sao của một chuẩn tinh đã được thực hiện trong quá khứ. Nhưng, trong bài báo mới, Birrer và cộng sự đã chứng minh thành công rằng có thể đo Hằng số Hubble từ các hệ thống chỉ tạo ra một hình ảnh kép của chuẩn tinh. Điều này làm tăng đáng kể số lượng hệ thống có thể được nghiên cứu, cuối cùng sẽ cho phép Hubble Constant được đo chính xác hơn.
"Hình ảnh các quasar xuất hiện bốn lần là rất hiếm - có thể chỉ có 50 đến 100 trên toàn bộ bầu trời và không phải tất cả đều đủ sáng để đo", Birrer nói với Live Science. "Tuy nhiên, các hệ thống ống kính đôi, thường xuyên hơn với khoảng 5 nhân tố."
Các kết quả mới từ một hệ thống thấu kính kép, kết hợp với ba hệ thống thấu kính bốn cực đo được trước đó, đặt giá trị cho Hằng số Hubble ở mức 72,5 km mỗi giây trên mỗi megapixel; điều đó phù hợp với các phép đo vũ trụ địa phương khác, nhưng vẫn cao hơn khoảng 8% so với các phép đo từ vũ trụ xa xôi (vũ trụ cũ hơn hoặc sớm hơn). Khi kỹ thuật mới được áp dụng cho nhiều hệ thống hơn, các nhà nghiên cứu sẽ có thể tìm ra sự khác biệt chính xác giữa vũ trụ xa (hoặc sớm) và các phép đo vũ trụ cục bộ (gần đây hơn).
"Điều quan trọng là đi từ điểm mà chúng ta đang nói, ừ, những điều này không đồng ý, để có một thước đo rất chính xác về mức độ mà họ không đồng ý, vì cuối cùng đó sẽ là đầu mối cho phép lý thuyết để nói những gì đang diễn ra, "Riess nói với Live Science.
Đo chính xác Hubble Constant giúp các nhà khoa học hiểu nhiều hơn là tốc độ bay của vũ trụ. Giá trị là bắt buộc trong việc xác định tuổi của vũ trụ và kích thước vật lý của các thiên hà xa xôi. Nó cũng cung cấp cho các nhà thiên văn những manh mối về lượng vật chất tối và năng lượng tối ngoài kia.
Đối với việc giải thích những gì có thể vật lý kỳ lạ có thể giải thích sự không phù hợp của chúng trong các phép đo tốc độ mở rộng, đó là cách xuống dòng.
