Áp dụng khoa học máy tính tiên tiến vào vô số dữ liệu thiên văn mới, các nhà nghiên cứu từ Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan (SDSS) hôm nay đã báo cáo phát hiện mạnh mẽ đầu tiên về phóng đại vũ trụ trên quy mô lớn, dự đoán của Thuyết tương đối rộng của Einstein áp dụng cho phân bố thiên hà , vật chất tối và các quasar ở xa.
Những phát hiện này, được chấp nhận để công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn, mô tả chi tiết những biến dạng tinh tế mà ánh sáng trải qua khi nó di chuyển từ các quasar xa qua mạng lưới vật chất tối và các thiên hà trước khi đến các quan sát viên trên Trái đất.
Phát hiện SDSS chấm dứt sự bất đồng hai thập kỷ giữa các phép đo phóng đại trước đó và các thử nghiệm vũ trụ học khác về mối quan hệ giữa các thiên hà, vật chất tối và hình học tổng thể của vũ trụ.
Nhà nghiên cứu chính của Ryan Scranton thuộc Đại học Pittsburgh giải thích, sự biến dạng của các hình dạng của các thiên hà nền do thấu kính hấp dẫn đã được quan sát lần đầu tiên cách đây hơn một thập kỷ, nhưng không ai có thể phát hiện được phần phóng đại của tín hiệu thấu kính.
Khi ánh sáng thực hiện hành trình 10 tỷ năm của nó từ một quasar ở xa, nó bị lệch và tập trung bởi lực hấp dẫn của vật chất tối và các thiên hà, một hiệu ứng được gọi là thấu kính hấp dẫn. Các nhà nghiên cứu SDSS đã đo lường một cách dứt khoát độ sáng, hay độ phóng đại của các quasar và kết nối hiệu ứng với mật độ của các thiên hà và vật chất tối dọc theo đường đi của ánh sáng chuẩn tinh. Nhóm SDSS đã phát hiện độ phóng đại này trong độ sáng của 200.000 quasar.
Trong khi thấu kính hấp dẫn là một dự đoán cơ bản của Thuyết tương đối rộng Einstein, thì phát hiện cộng tác SDSS cộng thêm một chiều hướng mới.
Quan sát hiệu ứng phóng đại là một xác nhận quan trọng của một dự đoán cơ bản về lý thuyết Einstein Einstein, cộng tác viên của SDSS Bob Nichol tại Đại học Portsmouth (Anh) giải thích. Phần mềm cũng cung cấp cho chúng tôi một kiểm tra tính nhất quán quan trọng đối với mô hình chuẩn được phát triển để giải thích sự tương tác giữa các thiên hà, cụm thiên hà và vật chất tối.
Các nhà thiên văn học đã cố gắng đo lường khía cạnh này của thấu kính hấp dẫn trong hai thập kỷ. Tuy nhiên, tín hiệu phóng đại là một hiệu ứng rất nhỏ - nhỏ hơn khi một vài phần trăm tăng ánh sáng đến từ mỗi chuẩn tinh. Phát hiện một thay đổi nhỏ như vậy đòi hỏi một mẫu chuẩn tinh rất lớn với các phép đo chính xác về độ sáng của chúng.
Trước đây, nhiều nhóm đã báo cáo phát hiện phóng đại vũ trụ, bộ dữ liệu của họ không đủ lớn hoặc đủ chính xác để cho phép đo chính xác và kết quả rất khó để điều chỉnh với vũ trụ học tiêu chuẩn, ông Brice Menard, một nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu nâng cao ở Princeton, NJ.
Bước đột phá đến vào đầu năm nay bằng cách sử dụng một mẫu được hiệu chuẩn chính xác gồm 13 triệu thiên hà và 200.000 quasar từ danh mục SDSS. Dữ liệu kỹ thuật số đầy đủ có sẵn từ SDSS đã giải quyết nhiều vấn đề kỹ thuật gây khó khăn cho các nỗ lực trước đó để đo độ phóng đại. Tuy nhiên, chìa khóa của phép đo mới là sự phát triển một cách mới để tìm ra các chuẩn tinh trong dữ liệu SDSS.
Chúng tôi đã lấy những ý tưởng tiên tiến từ thế giới khoa học máy tính và thống kê và áp dụng chúng vào dữ liệu của chúng tôi, ông Gordon giải thích về Gordon Richards của Đại học Princeton.
Richards giải thích rằng bằng cách sử dụng các kỹ thuật thống kê mới, các nhà khoa học SDSS có thể trích xuất một mẫu các quasar lớn hơn 10 lần so với các phương pháp thông thường, cho phép độ chính xác phi thường cần thiết để tìm ra tín hiệu phóng đại. Phát hiện rõ ràng về tín hiệu thấu kính của chúng tôi đã được thực hiện mà không cần các kỹ thuật này, ông Richards Richards kết luận.
Những quan sát gần đây về sự phân bố quy mô lớn của các thiên hà, Bối cảnh vi sóng vũ trụ và siêu tân tinh xa xôi đã khiến các nhà thiên văn học phát triển một mô hình vũ trụ tiêu chuẩn. Trong mô hình này, các thiên hà nhìn thấy chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn bộ khối lượng của vũ trụ, phần còn lại được tạo thành từ vật chất tối.
Nhưng để điều hòa các phép đo trước đây của tín hiệu phóng đại vũ trụ với mô hình này đòi hỏi phải đưa ra các giả định hợp lý về cách các thiên hà được phân phối so với vật chất tối chiếm ưu thế. Điều này khiến một số người kết luận rằng bức tranh vũ trụ cơ bản là không chính xác hoặc ít nhất là không nhất quán. Tuy nhiên, kết quả SDSS chính xác hơn chỉ ra rằng các bộ dữ liệu trước đó có thể không đáp ứng được thách thức của phép đo.
Với dữ liệu chất lượng từ SDSS và phương pháp lựa chọn chuẩn tinh tốt hơn nhiều của chúng tôi, chúng tôi đã đặt vấn đề này lên phần còn lại, ông Scranton nói. Sự đo lường của chúng tôi phù hợp với phần còn lại của những gì vũ trụ đang nói với chúng tôi và sự bất đồng dai dẳng được giải quyết.
Andrew Bây giờ chúng tôi đã chứng minh rằng chúng tôi có thể thực hiện một phép đo đáng tin cậy về độ phóng đại vũ trụ, bước tiếp theo sẽ là sử dụng nó như một công cụ để nghiên cứu sự tương tác giữa các thiên hà, vật chất tối và ánh sáng chi tiết hơn nhiều, Andrew Connolly nói. của Đại học Pittsburgh.
Nguồn gốc: Bản tin SDSS
