Bí ẩn về sự mở rộng của vũ trụ

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Hơn một trăm năm trước, không ai trên hành tinh của chúng ta biết rằng Vũ trụ đang mở rộng. Nhưng bất chấp tất cả những rắc rối và bất hạnh mà thế kỷ XX mang lại cho nhân loại, chính thế kỷ này đã được đánh dấu bằng sự tiến bộ của khoa học và công nghệ. Trong một khoảng thời gian ngắn đến khó tin, chúng ta đã học được nhiều điều về thế giới và vũ trụ hơn bao giờ hết.

Ý tưởng cho rằng vũ trụ của chúng ta đã mở rộng trong 13, 8 tỷ năm qua lần đầu tiên được đề xuất bởi nhà vật lý người Bỉ Georges Lemaitre vào năm 1927. Hai năm sau, nhà thiên văn học người Mỹ Edwin Hubble đã có thể xác nhận giả thuyết này. Ông phát hiện ra rằng mỗi thiên hà đang di chuyển ra xa chúng ta và càng xa chúng ta, nó xảy ra càng nhanh. Ngày nay, có nhiều cách mà các nhà khoa học có thể hiểu được vũ trụ của chúng ta đang giãn nở về kích thước nhanh như thế nào. Đây chỉ là những con số mà các nhà nghiên cứu thu được trong quá trình đo lường, mỗi lần chúng lại khác nhau. Nhưng tại sao?

Bí ẩn lớn nhất của vũ trụ

Như chúng ta biết ngày nay, có một mối quan hệ chặt chẽ giữa khoảng cách đến một thiên hà và tốc độ rút lui của nó. Vì vậy, giả sử, một thiên hà ở khoảng cách 1 megaparsec từ hành tinh của chúng ta (một megaparsec tương đương với 3,3 triệu năm ánh sáng) đang di chuyển ra xa với tốc độ 70 km / giây. Và thiên hà ở xa hơn một chút, ở khoảng cách hai megaparsec, di chuyển nhanh gấp đôi (140 km / s).

Điều thú vị là ngày nay có hai cách tiếp cận chính để xác định tuổi của Vũ trụ, hay về mặt khoa học là Hằng số Hubble. Sự khác biệt giữa hai nhóm là một nhóm phương pháp nhìn vào các vật thể tương đối gần trong vũ trụ, trong khi phương pháp kia xem xét các vật thể rất xa. Tuy nhiên, dù các nhà khoa học sử dụng phương pháp nào thì kết quả mỗi lần cũng khác nhau. Hóa ra là chúng ta đang làm sai điều gì đó, hoặc ở một nơi nào đó xa xôi trong Vũ trụ, một điều gì đó hoàn toàn không xác định đang xảy ra.

Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên máy chủ airxiv.org, các nhà thiên văn học nghiên cứu các thiên hà lân cận đã sử dụng một phương pháp thông minh để đo sự giãn nở của vũ trụ được gọi là dao động độ sáng bề mặt. Đó là một cái tên lạ mắt, nhưng nó bao gồm một ý tưởng thực sự trực quan.

Hãy tưởng tượng rằng bạn đang đứng ở bìa rừng, ngay trước một cái cây. Bởi vì bạn đang ở rất gần, bạn chỉ nhìn thấy một cái cây trong tầm nhìn của bạn. Nhưng nếu bạn lùi lại một chút, bạn sẽ thấy nhiều cây hơn. Và càng đi xa, trước mắt bạn càng có nhiều cây xanh. Điều tương tự cũng xảy ra với các thiên hà mà các nhà khoa học quan sát bằng kính thiên văn, nhưng phức tạp hơn nhiều.

Làm thế nào để bạn biết được tốc độ giãn nở của Vũ trụ?

Để có được số liệu thống kê tốt, các nhà thiên văn học quan sát các thiên hà khá gần Trái đất, khoảng 300 triệu năm ánh sáng hoặc gần hơn. Tuy nhiên, khi quan sát các thiên hà, cần tính đến bụi, các thiên hà nền và các cụm sao có thể nhìn thấy trong ảnh chụp bằng kính thiên văn.

Vũ trụ, tuy nhiên, là xảo quyệt. Kể từ những năm 1990, các nhà thiên văn học đã thấy rằng những ngôi sao nổ rất xa luôn ở xa hơn những phép đo đơn giản cho thấy. Điều này khiến họ tin rằng vũ trụ hiện đang giãn nở nhanh hơn trước, dẫn đến việc phát hiện ra năng lượng tối - một lực bí ẩn làm tăng tốc độ giãn nở vũ trụ.

Như các tác giả của công trình khoa học đã viết, khi chúng ta nhìn vào các vật thể ở rất xa, chúng ta thấy chúng giống như trong quá khứ, khi vũ trụ còn trẻ hơn. Nếu tốc độ giãn nở của Vũ trụ khi đó khác (giả sử cách đây 12-13,8 tỷ năm) so với hiện tại (chưa đầy một tỷ năm trước), chúng ta có thể nhận được hai giá trị khác nhau cho Hằng số Hubble. Hoặc có thể các phần khác nhau của vũ trụ đang giãn nở với tốc độ khác nhau?

Nhưng nếu tốc độ giãn nở đã thay đổi, thì tuổi của vũ trụ của chúng ta hoàn toàn không phải như chúng ta nghĩ (các nhà khoa học sử dụng tốc độ giãn nở của vũ trụ để theo dõi tuổi của nó). Đến lượt nó, điều này có nghĩa là vũ trụ có một kích thước khác, có nghĩa là thời gian để một điều gì đó xảy ra cũng sẽ khác.

Nếu bạn tuân theo chuỗi lý luận này, thì cuối cùng, hóa ra các quá trình vật lý diễn ra trong Vũ trụ sơ khai đã diễn ra vào những thời điểm khác nhau. Cũng có thể là các quá trình khác có liên quan ảnh hưởng đến tốc độ mở rộng. Nói chung, có một số loại lộn xộn. Các tác giả của nghiên cứu lưu ý: "Từ đó dẫn đến việc chúng ta không hiểu rõ về cách thức hoạt động của vũ trụ, hoặc chúng ta đo lường nó không chính xác".

Trong mọi trường hợp, hằng số Hubble là một chủ đề được tranh luận sôi nổi trong cộng đồng thiên văn học. Tuy nhiên, nghiên cứu mới đã bổ sung thêm nhiều câu hỏi hơn nữa, vì vậy cuộc chiến chống lại sự không chắc chắn sẽ còn lâu dài. Tất nhiên, một ngày nào đó, hiểu biết của chúng ta về vũ trụ sẽ thay đổi. Nhưng khi điều đó xảy ra, các nhà vũ trụ học sẽ phải tìm kiếm điều gì khác để tranh luận. Những gì họ chắc chắn sẽ làm.