Các nhà thiên văn học với việc sử dụng dữ liệu quan sát từ kính thiên văn không gian Hubble đã khám phá ra rằng vũ trụ đang giãn nở nhanh hơn từ 5 đến 9% so với dự đoán.
"Khám phá đáng ngạc nhiên này có thể là một manh mối quan trọng để hiểu về những thành phần quan trọng tạo thành 95% của toàn bộ vũ trụ vốn không phát ra ánh sáng như năng lượng tối, vật chất tối và bức xạ tối," cho biết của Adam Riess, trưởng nhóm nghiên cứu và là người từng đoạt giải Nobel, hiện làm việc tại Viện khoa học kính thiên văn không gian và Đại học John Hopkins ở Baltimore, Maryland.
Kết quả nghiên cứu sẽ được công bố trên số sắp ra của Tạp chí Vật lý thiên văn (Astronomical Journal).
Nhóm nghiên cứu của Riess đã có khám phá này bằng việc xác định tốc độ giãn nở của vũ trụ với độ chính xác chưa từng có, giảm sai số xuống chỉ còn 2,4%. Nhóm đã thực hiện việc này qua việc phát triển các công nghệ làm tăng độ chính xác của phép đo khoảng cách các thiên hà ở xa.
Nhóm nghiên cứu quan sát các thiên hà có chứa đồng thời các sao Cepheid và supernova loại Ia. Các sao Cepheid có chu kỳ biến quang liên hệ trực tiếp với độ sáng của chúng, có thể so sánh với độ sáng viểu kiến được nhìn từ Trái Đất để qua đó xác định khoảng cách của chúng. Supernova loại Ia là những vụ nổ có cùng độ sáng và chúng đủ sáng để thấy được từ khoảng cách khá xa.
Bằng cách quan sát khoảng 2.400 sao Cepheid trong 19 thiên hà và so sánh độ sáng quan sát được của hai loại, nhóm nghiên cứu đã đo được chính xác độ sáng của chúng và tính được khoảng cách của khoảng 300 supernova loại Ia trong các thiên hà xa.
Nhóm nghiên cứu so sánh các khoảng cách này với sự giãn nở của không gian như được đo thông qua sự kéo dài bước sóng của ánh sáng tới từ các thiên hà. Họ sử dụng hai giá trị này để tính toán về tốc độ giãn nở của vũ trụ theo thời gian. Thông qua đó, họ đã tính lại hằng số Hubble có giá trị là 73,2 km/s/Mpc (1Mpc = 3,26 triệu năm ánh sáng). Giá trị mới này có nghĩa là khoảng cách giữa các thiên thể trong vũ trụ sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 9,8 tỷ năm.
Hiệu chỉnh mới này mang lại một vấn đề mới là nó không thực sự khớp với tốc độ giãn nở đã được dự đoán từ những gì được quan sát thấy ở một khoảng thời gian ngắn sau Big Bang. Các phép đo bức xạ sau Big Bang thực hiện bởi vệ tinh WMAP của NASA cũng như Planck của ESA đều dự đoán hằng số Hubble nhỏ hơn khoảng 5 đến 9%.
Có một số giải thích khả dĩ cho tốc độ giãn nở vượt mức này của vũ trụ. Một khả năng là năng lượng tối, tác nhân gây ra sự giãn nở gia tốc của vũ trụ, có thể đẩy các thiên hà ra khỏi nhau mạnh hơn hoặc mạnh dần lên.
Một ý tưởng khác là vũ trụ có chứa một hạt hạ nguyên tử mới di chuyển với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng trong lịch sử sớm của nó. Các hạt nhanh như vậy được gọi chung là "bức xạ tối" và bao gồm cả các hạt đã biết trước đây như neutrino. Năng lượng bổ sung từ bức xạ tối có thể làm hỏng mọi cố gắng dự đoán sự giãn nở dựa trên các biểu hiện ban đầu của vũ trụ đã có ngày nay.
Sự gia tăng của gia tốc giãn nở cũng có thể có nghĩa là vật chất tối có những tính chất kì lạ chưa từng được dự đoán. Vật chất tối là xương sống của vũ trụ mà nhờ nó các thiên hà tạo thành những cấu trúc qui mô lớn đã được quan sát thấy ngày nay.
Và cuối cùng, sự giãn nở nhanh của vũ trụ có thể cho các nhà thiên văn học biết rằng lý thuyết về hấp dẫn của Einstein là không hoàn chỉnh. "Chúng ta biết rất ít về những phần tối của vũ trụ, việc đo cách mà chúng đẩy và kéo không gian trong suốt lịch sử vũ trụ là rất quan trọng," Lucas Macri ở Đại học Texas A&M cho biết.
Bryan
Theo Science Daily
