Về mặt vũ trụ học, thiên hà Milky Way của chúng ta và khu vực lân cận của nó nằm trong một vùng không gian trống trải. Trong một nghiên cứu năm 2013, nhà thiên văn học ở Đại học Wisconson-Madison (UW-Madison) là Amy Barger và Ryan Keenan (người mà sau đó là sinh viên của bà) đã cho thấy thiên hà của chúng ta - khi xét trên qui mô lớn của vũ trụ - nằm trong một khoảng trống khổng lồ, một vùng không gian chứa ít thiên hà, sao và hành tinh hơn rất nhiều so với từng dự đoán.
Mới đây, một nghiên cứu mới được thực hiện bởi một sinh viên chưa tốt nghiệp của UW-Madison và cũng là sinh viên của Barger đã không chỉ xác nhận ý tưởng rằng chúng ta tồn tại trong một trong những "cái lỗ trong cấu trúc dạng pho mát Thụy Sĩ", mà còn làm giảm bớt những mâu thuẫn cơ bản trong những phép đo xác định hằng số Hubble - đơn vị mà các nhà vũ trụ học sử dụng để mô tả tốc độ giãn nở của vũ trụ ngày nay.
Mẫu thuẫn phát sinh với việc các nhà khoa học nhận ra rằng các kỹ thuật khác nhau được sử dụng để đo tốc độ giãn nở của vũ trụ đưa lại những kết quả khác nhau.
Ben Hoscheit - sinh viên tại Wisconsin giới thiệu phân tích của mình về khoảng không trống trải có chứa thiên hà của chúng ta: "Cho dù bạn sử dụng kỹ thuật nào, bạn phải có được cùng giá trị về tốc độ giãn nở hiện nay của vũ trụ. May mắn thay, giải pháp về khoảng trống này có thể giải quyết được vấn đề đó."
Lý do của việc này là một khoảng trống mà ở phía ngoài của nó vật chất hiều hơn nhiều gây ra lực hấp dẫn lớn hơn một chút sẽ gây ảnh hưởng tới giá trị của hằng số Hubble khi đo theo phương pháp dựa vào ánh sáng thu được từ các vụ nổ supernova ở các thiên hà tương đối gần, trong khi lại không gây ảnh hưởng tới giá trị thu được từ kỹ thuật sử dụng nền vi ba vũ trụ (CMB) - ánh sáng sót lại từ Big Bang.
Nghiên cứu mới này là một phần của một nỗ lực lớn hơn để hiểu hơn về cấu trúc qui mô lớn của vũ trụ. Cấu trúc vũ trụ giống như một miếng pho mát Thụy Sĩ theo nghĩa là nó có chứa "vật chất thông thường" dưới dạng những khoảng trống và sợi. Các sợi được tạo thành bởi các cụm và siêu cụm thiên hà, nơi có chứa các sao, khí, bụi và các hành tinh. Vật chất tối và năng lượng tối - những thứ chưa được quan sát trực tiếp cho tới nay - được tin rằng tạo thành khoảng 95% toàn bộ vũ trụ.
Khoảng trống có chứa thiên hà Milky Way của chúng ta được gọi là KBC - theo tên của Keenan, Barger và một nhà khoa học ở Đại học Hawaii là Lennox Cowie. Nó lớn gấp ít nhất là 7 lần so với những khoảng trống trung bình, với bán kính đo được khoảng 1 tỷ năm ánh sáng. Cho tới nay, đây là khoảng trống lớn nhất được biết tới trong khoa học. Theo Barger, phân tích mới của Hoscheit cho thấy những ước tính đầu tiên của Keenan về khoảng trống KBC - có dạng một khối cầu có vỏ lấp đầy bởi các thiên hà, sao và những vật chất khác - không bị loại trừ bởi những quan sát khác có liên quan.
"Rất khó để tìm ra giải pháp nhất quán giữa nhiều quan sát khác nhau," Barger nói. "Điều mà Ben đã chỉ ra là mật độ mà Keenan đo được phù hợp với những quan sát vũ trụ học."
Ánh sáng mạnh từ một vụ nổ supernova ở trong một thiên hà mà khoảng cách đã được xác định giống như "ngọn nến" cho các nhà thiên văn học đo sự giãn nở gia tốc của vũ trụ. Bởi những đối tượng như vậy khá gần với Milky Way và bởi chúng luôn giải phóng cùng một lượng năng lượng dù xảy ra ở bất cứ đâu trong vũ trụ, chúng cung cấp một cách để đo được hằng số Hubble.
Ngoài ra, nền vi ba vũ trụ (CMB) là một cách để khảo sát thời kỳ rất sớm của vũ trụ. "Các photon từ CMB mã hóa hình ảnh sơ khai của vũ trụ sớm," Hoscheit giải thích. "Chúng cho chúng ta thấy rằng ở giai đoạn đó, vũ trụ đồng nhất đến khó tin. Nó là một món súp nóng và đặc của photon, electron và proton, chỉ có sự khác biệt cực nhỏ về nhiệt độ ở những khu vực khác nhau. Nhưng, trên thực tế, những khác biệt rất nhỏ về nhiệt độ này chính là thứ cho phép chúng ta có thêm một cách để đo được hằng số Hubble."
Theo Hoscheit, một so sánh trực tiếp đã được thực hiện giữa hai phương pháp đo là phương pháp "vũ trụ" sử dụng CMB và phương pháp "địa phương" sử dụng các supernova ở gần.
Theo Barger, phân tích mới của Hoscheit cho thấy không có trở ngại nào về quan sát đối với việc kết luận rằng Milky Way nằm trong một khoảng trống rất rộng lớn. Thêm nữa, sự hiện diện của khoảng trống như vậy cũng có thể giải quyết một số khác biệt giữa những kỹ thuật được sử dụng để đo sự giãn nở của vũ trụ.
Bryan
Theo Space Daily
