Hóa ra là không có tìm kiếm thực tế

Hướng là một cái gì đó con người chúng ta khá quen thuộc. Sống trong môi trường trên mặt đất thân thiện của chúng ta, chúng ta thường thấy mọi thứ theo chiều hướng lên xuống, trái và phải, tiến hoặc lùi. Và với chúng tôi, khung tham chiếu của chúng tôi là cố định và không thay đổi, trừ khi chúng tôi di chuyển hoặc đang trong quá trình di chuyển. Nhưng khi nói đến vũ trụ học, mọi thứ trở nên phức tạp hơn một chút.

Trong một thời gian dài, các nhà vũ trụ học đã giữ niềm tin rằng vũ trụ là đồng nhất và đẳng hướng - về cơ bản là giống nhau theo mọi hướng. Theo nghĩa này, không có thứ gì như là Up lên hay hay xuống dưới khi nói về không gian, chỉ có các điểm tham chiếu hoàn toàn tương đối. Và nhờ một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu từ Đại học College London, quan điểm đó đã được chứng minh là đúng.

Vì lợi ích của nghiên cứu của họ, có tên là Cách thức đẳng hướng là vũ trụ?, Nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu khảo sát của Bối cảnh vi sóng vũ trụ (CMB) - bức xạ nhiệt còn sót lại từ Vụ nổ lớn. Dữ liệu này được thu thập bởi tàu vũ trụ ESA từ Planck từ năm 2009 đến 2013.

Sau đó, nhóm nghiên cứu đã phân tích nó bằng cách sử dụng một siêu máy tính để xác định xem liệu có bất kỳ mô hình phân cực nào cho biết liệu không gian có một hướng mở rộng ưa thích hay không. Mục đích của thử nghiệm này là để xem liệu một trong những giả định cơ bản làm cơ sở cho mô hình vũ trụ được chấp nhận rộng rãi nhất trên thực tế có đúng không.

Giả định đầu tiên trong số đó là Vũ trụ được tạo ra bởi Vụ nổ lớn, dựa trên khám phá rằng Vũ trụ đang ở trạng thái giãn nở và phát hiện ra Nền vi sóng vũ trụ. Giả định thứ hai là không gian là đồng nhất và istropic, có nghĩa là không có sự khác biệt lớn trong việc phân phối vật chất trên quy mô lớn.

Niềm tin này, còn được gọi là Nguyên lý vũ trụ, một phần dựa trên Nguyên lý Copernican (nói rằng Trái đất không có vị trí đặc biệt trong Vũ trụ) và Thuyết tương đối của Einstein - chứng minh rằng phép đo quán tính trong bất kỳ hệ thống nào là tương đối cho người quan sát.

Lý thuyết này luôn có những hạn chế của nó, vì vật chất rõ ràng không được phân bố đều ở quy mô nhỏ hơn (tức là hệ sao, thiên hà, cụm thiên hà, v.v.). Tuy nhiên, các nhà vũ trụ học đã tranh luận xung quanh điều này bằng cách nói rằng sự dao động ở quy mô nhỏ là do biến động lượng tử xảy ra trong Vũ trụ sơ khai, và cấu trúc quy mô lớn là một trong những sự đồng nhất.

Bằng cách tìm kiếm sự dao động trong ánh sáng lâu đời nhất trong Vũ trụ, các nhà khoa học đã cố gắng xác định xem điều này có thực sự đúng hay không. Trong ba mươi năm qua, các loại phép đo này đã được thực hiện bởi nhiều nhiệm vụ, chẳng hạn như nhiệm vụ thám hiểm nền vũ trụ (COBE), thăm dò bất đẳng hướng vi sóng Wilkinson (WMAP) và tàu vũ trụ Planck.

Vì lợi ích của nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu UCL - dẫn đầu bởi Daniela Saadeh và Stephen Feeney - đã nhìn mọi thứ khác đi một chút. Thay vì tìm kiếm sự mất cân bằng trong nền vi sóng, họ tìm kiếm các dấu hiệu cho thấy không gian có thể có hướng mở rộng ưa thích và làm thế nào chúng có thể in dấu lên CMB.

Như Daniela Saadeh - một sinh viên tiến sĩ tại UCL và là tác giả chính của bài báo - đã nói với Tạp chí Không gian qua email:

Chúng tôi đã phân tích nhiệt độ và sự phân cực của nền vi sóng vũ trụ (CMB), một bức xạ di tích từ Vụ nổ lớn, sử dụng dữ liệu từ nhiệm vụ Planck. Chúng tôi đã so sánh CMB thực sự với dự đoán của chúng tôi về những gì nó sẽ trông như thế nào trong một vũ trụ dị hướng. Sau cuộc tìm kiếm này, chúng tôi đã kết luận rằng không có bằng chứng nào cho các mô hình này và giả định rằng Vũ trụ đẳng hướng trên quy mô lớn là một điều tốt.

Về cơ bản, kết quả của họ cho thấy chỉ có 1 trong 121 000 khả năng Vũ trụ là bất đẳng hướng. Nói cách khác, bằng chứng chỉ ra rằng Vũ trụ đã được mở rộng đồng đều theo mọi hướng, do đó xóa bỏ mọi nghi ngờ về việc chúng có ý nghĩa thực sự về hướng trên quy mô lớn.