Sử dụng các thiên hà như những thấu kính khổng lồ, một nhóm các nhà thiên văn học từ nhiều quốc gia với sự hỗ trợ của kính thiên văn không gian Hubble đã thực hiện một phép đo độc lập về tốc độ giãn nở của vũ trụ. Tốc độ giãn nở mới đo được của vùng vũ trụ lân cận phù hợp với phát hiện gần đây. Những kết quả này có sự mâu thuẫn với những phép đo về vũ trụ sớm. Điều đó dẫn tới một vấn đề cơ bản trong hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.
Hằng số Hubble - tốc độ giãn nở của vũ trụ - là một trong những thông số cơ bản mô tả vũ trụ của chúng ta. Một nhóm các nhà thiên văn học của chương trình hợp tác H0LiCOW, đứng đầu bởi Sherry Suyu đã sử dụng kính thiên văn không gian Hubble và nhiều kính thiên văn không gian cũng như mặt đất khác để quan sát năm thiên hà với mục tiêu thực hiện một phép đo độc lập về hằng số Hubble.
Phép đo mới hoàn toàn độc lập với phép đo hằng số Hubble khác trong khu vực vũ trụ địa lân cận trước đât - phép đo trước đó sử dụng các sao biến quang Cepheid và các supernova. Mặc dù vậy, về nguyên tắc cơ bản thì hai phép đo này có sự tương đồng nhất định.
Tuy nhiên, giá trị đo được bởi Suyu và nhóm của bà, cũng như những phép đo thực hiện trên các sao Cepheid và các supernova đều khác với phép đo thực hiện bởi vệ tinh Planck của ESA. Khác biệt quan trọng là Planck đo hằng số Hubble bằng cách quan sát nền vi ba vũ trụ.
Trong khi giá trị của hằng số Hubble xác định bởi Planck phù hợp với hiểu biết hiện tại của chúng ta về vũ trụ, những giá trị thu được bởi những nhóm nghiên cứu khác về vũ trụ lân cận lại mâu thuẫn với mô hình lý thuyết đã được chấp nhận của chúng ta về vũ trụ.
"Tốc độ giãn nở của vũ trụ ngày nay bắt đầu được đo bởi nhiều cách với độ chính xác cao đến mức sai số thực tế này có thể hướng chúng ta tới một dạng vật lý mới nằm ngoài hiểu biết hiện tại của chúng ta về vũ trụ," Suyu nói.
Những đối tượng của nghiên cứu là các thiên hà lớn có vị trí nằm giữa Trái Đất và những quasar rất xa (quasar là những lõi thiên hà cực sáng). Ánh sáng từ những quasar ở xa bị uốn cong khi đi qua những khối lượng lớn của các thiên hà do hiệu ứng thấu kính hấp dẫn. Việc này tạo ra nhiều hình ảnh của quasar thu được, một số trong đó tạo thành cả một cánh cung mở rộng.
Vì các thiên hà không tạo ra sự biến dạng cầu hoàn hảo trong kết cấu không gian và các thiên hà thấu kính cũng như quasar không hoàn toàn thẳng hàng, ánh sáng từ các hình ảnh khác nhau của quasar đi theo những con đường có độ dài khác nhau. Vì độ sáng của quasar thay đổi theo thời gian, các nhà thiên văn học có thể thấy những hình ảnh khác nhau vào cùng thời điểm, sự sai khác giữa chúng phụ thuộc vào độ dài của con đường mà các tia sáng đi qua. Những sai khác này liên quan trực tiếp tới giá trị của định luật Hubble.
"Phương pháp của chúng tôi là cách trực tiếp và đơn giản nhất để đo hằng số Hubble vì nó chỉ sử dụng hình học và thuyết tương đối rộng, không gì khác," đồng tác giả Frédéric Courbin cho biết.
Sử dụng những phép đo chính xác thời gian sai lệch giữa các hình ảnh khác nhau thu được, cũng như các mô hình máy tính, nhóm nghiên cứu có thể xác định được định luật Hubble với độ chính xác cực cao - cao hơn 3,8% so với phép đo trước. Con số thu được trong phép đo mới nhất này là 71,9±2,7 km/s/Mpc, so với phép đo năm 2016 thực hiện với kính Hubble là 73,24±1,74 km/s/Mpc và phép đo năm 2015 của vệ tinh Planck là 66,93±0,62 km/s/Mpc. Việc này xác nhận nghi vấn đặt ra năm 2016, rằng vũ trụ có tốc đọ giãn nở nhanh hơn so với những gì chúng ta nghĩ trước đây.
Bryan
Theo Science Daily
