Sóng hấp dẫn lần đầu tiên được quan sát từ sáp nhập của hai sao neutron mang lại tiềm năng cho rất nhiều khám phá mới. Một trong số đó là việc đo được chính xác hơn hằng số Hubble - thông số cho biết tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Ngay khi Big Bang xảy ra, mọi thứ trong vũ trụ đã tách ra và đi ra xa khỏi nhau. Đồng thời vận tốc dịch chuyển cũng ngày càng nhanh hơn, hay nói cách khác vũ trụ giãn nở ngày càng nhanh. (Đọc thêm bài "Big Bang và bức tranh của chúng ta về vũ trụ")
Chúng ta đã biết tới điều này cách đây gần một thế kỷ, nhưng các nhà thiên văn học chưa từng đo được hoàn toàn chính xác sự gia tăng tốc độ giãn nở, lý do chính là họ đã phải sử dụng một dải rất nhiều dữ liệu để ước tính khoảng cách của các thiên thể trong vũ trụ. Việc quan sát được sóng hấp dẫn mang tới khả năng đo được trực tiếp khoảng cách trong vũ trụ.
Dự án LIGO liên tục theo dõi để tìm kiếm những sự kéo giãn dù là nhỏ nhất của không-thời gian gây ra bởi những vụ va chạm lớn trong vũ trụ. Những phép đo về biên độ và tần số của các sóng này mang tới những thông tin giá trị cho các nhà thiên văn học.
Quan sát đột phá
Sóng hấp dẫn phát hiện gần đây nhất là vào ngày 17 tháng 8, và đó là lần đầu tiên vụ va chạm có thể được quan sát thấy bằng những kính thiên văn quang học. Rất nhiều bài báo từ hơn 4.000 nhà nghiên cứu phân tích ý nghĩa của phát hiện đột phá này, trong đó có việc các nhà nghiên cứu cuối cùng đã có dữ liệu họ cần để xác định chính xác hơn hằng số Hubble.
(Đọc chi tiết về quan sát vừa nêu TẠI ĐÂY)
Các kính thiên văn thông thường cung cấp cho các nhà khoa học một phần lời giải của bài toán về sự giãn nở của vũ trụ qua việc quan sát dịch chuyển đỏ - sự kéo dài của bước sóng điện từ do nguồn phát đi ra xa khỏi chúng ta. Hiện tượng dịch chuyển bước sóng này được gọi là hiệu ứng Doppler. Nó cho các nhà thiên văn biết được một vật thể đang di chuyển ra xa nhanh như thế nào.
Tuy vậy, để đo sự giãn nở của vũ trụ thì chúng ta còn cần biết xem khoảng cách của thiên thể là bao nhiêu, và điều đó thực sự khó. Trên thực tế không có cơ sở tham chiếu nào trên bầu trời để các nhà thiên văn sử dụng trong việc đo khoảng cách, do đó họ phải kết hợp nhiều phép đo khác nhau, một phương pháp gọi là thang khoảng cách vũ trụ. Kết hợp nhiều quan sát khác nhau như vậy đồng nghĩa với việc có nhiều khả năng sai sót, và kết quả là các nhà thiên văn thu được hai giá trị khác nhau của hằng số Hubble dựa trên các quan sát khác nhau mà họ thực hiện.
Kỷ nguyên mới
Sóng hấp dẫn khiến cho mọi việc trở nên rõ ràng hơn rất nhiều. Biên độ của sóng thu được cho các nhà thiên văn học biết được khoảng cách của nguồn phát - trong trường hợp vụ sáp nhập sao neutron mới đây thì khoảng cách là 130 triệu năm ánh sáng. Kết hợp con số này với phép đo dịch chuyển đỏ từ các kính thiên văn khác cùng quan sát cặp sao neutron này mang tới mọi dữ liệu mà các nhà thiên văn cần tới.
Các phép đo trước đây về sự giãn nở của vũ trụ mang lại hai kết quả khác nhau về hằng số Hubble là 67 và 72 km/s/Mpc. Trong một bài báo mới công bố trên tạp chí Nature, các nhà thiên văn học cho biết việc kết hợp kết quả đo sóng hấp dẫn, hằng số Hubble được tính ra chính xác hơn là 70 km/s/Mpc.
Sự giãn nở gia tốc của vũ trụ là một tham số quan trọng để các nhà nghiên cứu tìm hiểu về những thứ như vật chất tối và năng lượng tối. Do đó việc xác định nó một cách chính xác là rất cần thiết để tìm kiếm những thứ mà chúng ta chỉ có thể đo được một cách gián tiếp. Hơn thế nữa, theo giáo sư vật lý Jolien Creighton ở Đại học Wisconsin-Milwaukee thì nó là một phần quan trọng giúp xác nhận một điều cho các nhà thiên văn.
"Nó hoàn toàn phù hợp với các quan sát điện từ," ông nói. "Nó xác nhận rằng không có sai sót nào trong việc xác định khoảng cách bằng phương pháp thiên văn học điện từ của chúng ta."
Vẫn còn một điểm chưa hoàn toàn chắc chắn trong các con số thu được, xuất phát từ thực tế là các nhà thiên văn học vẫn chưa hoàn toàn biết chính xác góc nhìn của chúng ta đối với cặp sao neutron này. Nếu chúng ta nhìn trực diện vào quỹ đạo của chúng (theo hướng vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo) thì tín hiệu thu được sẽ mạnh hơn so với khi nhìn theo hướng rìa của quỹ đạo. Điều đó có nghĩa là việc xác định chính xác góc nhìn sẽ giúp giảm tối đa phạm vi sai số của các phép tính.
Creighton hi vọng rằng với những phân tích dữ liệu chi tiết hơn, họ có thể tinh chỉnh các dự đoán. Sau tất cả, kỷ nguyên thiên văn học sóng hấp dẫn chỉ mới vừa bắt đầu.
Bryan
Theo Astronomy
