Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Bất kể chúng ta nhìn ở đâu, các quy tắc tương tự cũng được áp dụng ở mọi nơi trong không gian: vô số tính toán của vật lý thiên văn dựa trên nguyên tắc cơ bản này. Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây đã đưa nguyên tắc này vào câu hỏi. Nếu các giá trị đo được xác nhận, điều này sẽ đưa ra nhiều giả định về các tính chất của vũ trụ.
Bất kể chúng ta nhìn ở đâu, các quy tắc tương tự cũng được áp dụng ở mọi nơi trong không gian: vô số tính toán của vật lý thiên văn dựa trên nguyên tắc cơ bản này. Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây của các trường Đại học Bon và Harvard đã đưa ra nguyên tắc này. Nếu các giá trị đo được xác nhận, điều này sẽ đưa ra nhiều giả định về các tính chất của vũ trụ. Kết quả được công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics nhưng đã có sẵn trực tuyến.
Kể từ vụ nổ lớn, vũ trụ đã phình to như một cuộn nho khô mới hình thành được đặt ở một nơi ấm áp để trỗi dậy. Cho đến gần đây, người ta đã nghĩ rằng sự gia tăng kích thước này xảy ra đồng đều theo mọi hướng, như với một loại bột men tốt. Các nhà vật lý thiên văn gọi đây là “đẳng hướng”. Nhiều tính toán về các tính chất cơ bản của vũ trụ dựa trên giả định này. Có thể tất cả họ đều sai – hoặc ít nhất, không chính xác – nhờ những quan sát và phân tích thuyết phục của các nhà khoa học từ Đại học Bon và Harvard.
Vì họ đã đưa ra giả thuyết đẳng hướng lần đầu tiên để thử nghiệm với một phương pháp mới cho phép các tuyên bố đáng tin cậy hơn trước. Với một kết quả không mong muốn: Theo phương pháp này, một số khu vực trong không gian mở rộng nhanh hơn mức cần thiết, trong khi những khu vực khác mở rộng chậm hơn dự kiến. “Trong mọi trường hợp, kết luận này được đề xuất bởi các phép đo của chúng tôi”, Konstantinos Migkas, từ Viện Thiên văn học Argelander tại Đại học Bon, nói.
Migkas và các đồng nghiệp đã phát triển một thử nghiệm đồng vị mới đã đạt được hiệu quả trong nghiên cứu của họ. Nó dựa trên sự quan sát của cái gọi là cụm thiên hà – theo một nghĩa nào đó, như nho khô trong bánh men. Các cụm phát ra bức xạ tia X có thể được thu thập trên Trái đất (trong trường hợp này, điều này được thực hiện bởi các kính viễn vọng dựa trên vệ tinh Chandra và XMM-Newton). Nhiệt độ của các cụm thiên hà có thể được tính toán dựa trên các đặc điểm nhất định của bức xạ. Ngoài ra, độ sáng của chúng có thể được đo. Càng nóng, chúng càng phát sáng.
Trong một vũ trụ đẳng hướng, một quy tắc đơn giản được áp dụng. Một thiên thể càng ở xa chúng ta, nó càng di chuyển ra xa chúng ta. Do đó, từ tốc độ của nó, chúng ta có thể suy ra khoảng cách của nó với chúng ta bất kể hướng của vật thể nằm ở đâu. Ít nhất đó là những gì chúng ta nghĩ cho đến bây giờ. “Tuy nhiên trong thực tế, các phép đo độ sáng của chúng tôi dường như không đồng ý với cách tính khoảng cách trên”, Migkas nhấn mạnh.
Điều này là do lượng ánh sáng tới trái đất giảm khi khoảng cách ngày càng tăng. Vì vậy, bất cứ ai biết độ sáng ban đầu của một thiên thể và khoảng cách của nó đều biết nó sẽ tỏa sáng như thế nào trong hình ảnh của kính viễn vọng. Và chính xác là tại thời điểm này, các nhà khoa học đã gặp phải những khác biệt rất khó để hòa hợp với giả thuyết đẳng hướng: rằng một số cụm thiên hà mờ hơn nhiều so với dự kiến. Khoảng cách của chúng với Trái đất có lẽ lớn hơn nhiều so với tính toán từ tốc độ của họ. Và đối với một số cụm thiên hà khác thì lại là trường hợp ngược lại.
“Chỉ có ba lời giải thích khả dĩ cho vấn đề này”, Migkas, người đang làm tiến sĩ trong nhóm nghiên cứu của Giáo sư Tiến sĩ Thomas Reiprich tại Viện Argelander. “Đầu tiên, có thể là bức xạ tia X có cường độ chúng ta đo được bị suy giảm trên đường từ cụm thiên hà tới Trái đất. Điều này có thể là do các đám mây khí hoặc bụi chưa được phát hiện bên trong hoặc bên ngoài Dải Ngân hà. Tuy nhiên, trong các thử nghiệm sơ bộ, chúng tôi thấy sự khác biệt này giữa đo lường và lý thuyết không chỉ ở tia X mà còn ở các bước sóng khác. Rất khó có loại tinh vân nào hấp thụ các loại bức xạ hoàn toàn khác nhau theo cùng một cách. Tôi không biết chắc chắn trong vài tháng. “
Khả năng thứ hai được gọi là “dòng chảy lớn”. Đây là các nhóm các cụm thiên hà lân cận di chuyển liên tục theo một hướng nhất định – ví dụ, do một số cấu trúc trong không gian tạo ra lực hấp dẫn mạnh. Do đó, chúng sẽ thu hút các cụm thiên hà vào chính chúng và do đó thay đổi tốc độ của chúng (và do đó cũng là khoảng cách xuất phát của chúng). Hiệu ứng này cũng có nghĩa là nhiều tính toán về các tính chất của vũ trụ địa phương sẽ không chính xác và sẽ phải được lặp lại.
Khả năng thứ ba là nghiêm trọng nhất: Điều gì xảy ra nếu vũ trụ không đẳng hướng chút nào? Điều gì sẽ xảy ra nếu – nói một cách ẩn dụ – men trong cuộn raisin thiên hà phân bố không đều đến mức nó nhanh chóng phình ra ở một số nơi trong khi nó hầu như không phát triển ở các khu vực khác? Chẳng hạn, bất đẳng hướng như vậy có thể là kết quả từ các tính chất của “năng lượng tối” bí ẩn, hoạt động như một lực bổ sung cho sự giãn nở của vũ trụ. Tuy nhiên, một lý thuyết vẫn còn thiếu sẽ khiến hành vi của Năng lượng tối phù hợp với các quan sát.
Nếu các nhà thiên văn học thành công trong việc phát triển một lý thuyết như vậy, nó có thể giúp tăng tốc đáng kể việc tìm kiếm bản chất chính xác của dạng năng lượng này.
Nghiên cứu hiện tại dựa trên dữ liệu từ hơn 800 cụm thiên hà, 300 trong số đó được các tác giả phân tích. Các cụm còn lại đến từ các nghiên cứu được công bố trước đây. Việc phân tích dữ liệu X-quang một mình đòi hỏi đến mức phải mất vài tháng. Kính viễn vọng tia X eROSITA dựa trên vệ tinh mới dự kiến sẽ ghi nhận thêm hàng nghìn cụm thiên hà trong những năm tới. Cuối cùng, nó sẽ trở nên rõ ràng liệu giả thuyết đẳng hướng có thực sự phải bị từ bỏ hay không.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Bon . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :