Tốc độ giãn nở của vũ trụ lân cận đang gia tăng
Bài viết nay nói về tốc độ giãn nở vũ trụ đang ngày gia tăng.
Ngày 8 tháng 1 năm 2020, tại Hội nghị thường niên của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ lần thứ 235 tại Honolulu, Hawaii, Mỹ, các nhà thiên văn học đã công bố kết quả mới nhất về việc đo tốc độ giãn nở của vũ trụ. Điều ngạc nhiên là kết quả mới này có sự sai khác rất lớn so với các kết quả quan trắc trước đó.
Kết quả quan trắc mới nhất được đo bằng phương pháp thấu kính hấp dẫn. Vì lực hấp dẫn các thiên hà trong vũ trụ, chúng giống như một chiếc kính lúp khổng lồ, phóng to và bẻ cong ánh sáng đến từ phía sau các thiên thể. Lợi dụng hiệu ứng này, các nhà thiên văn học có thể đo chính xác khoảng cách giữa các thiên hà và Trái đất.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã phát hiện rằng tốc độ mở rộng của vũ trụ lân cận được đo bằng phương pháp mới có sự khác biệt rất lớn so với tốc độ mở rộng của vũ trụ xa xôi được đo bằng phương pháp bức xạ nền vi sóng trước đó.
Tốc độ mở rộng của vũ trụ thường được mô tả bởi hằng số Hubble. Giá trị chính xác của hằng số Hubble là rất quan trọng trong việc xác định tuổi, kích thước và sự diễn hóa của vũ trụ. Khám phá bí ẩn này là một trong những thách thức lớn nhất mà các nhà vật lý thiên văn đang phải đối mặt trong những năm gần đây. Kết quả nghiên cứu mới chỉ ra rằng có thể có một lỗ hổng rất lớn trong mô hình vũ trụ chúng ta biết hiện này, cần có một lý luận mới để giải thích sự khác biệt trong hằng số Hubble giữa các vũ trụ lân cận và vũ trụ xa xôi.
Kính viễn vọng Hubble. (Ảnh qua medium.com)
H0LiCOW là dự án tiến hành nghiên cứu đo lường hằng số Hubble mới, trong hai thập kỷ qua, nhóm dự án đã cải tiến đáng kể kỹ thuật đo hằng số Hubble bằng thấu kính hấp dẫn.
Kết quả đo lường mới nhất của H0LiCOW và các dự án khác cho thấy, Hằng số Hubble của vũ trụ lân cận lớn hơn so với hằng số Hubble đối với vũ trụ xa xôi được đo lường bằng phương pháp bức xạ nền vi sóng của vệ tinh Planck satellite của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.
Giáo sư Sherry Suyu, trưởng nhóm H0LiCOW, nhà nghiên cứu của Viện Vật lý thiên văn Max Planck, Đức, đồng thời cũng đang làm việc tại Viện nghiên cứu trung ương Đài Loan, cho biết: “Nếu những kết quả này không nhất quán, thì nó ngụ ý rằng chúng ta chưa hoàn toàn hiểu được vật chất và năng lượng phát triển theo thời gian như thế nào, đặc biệt là sự diễn hoá phát triển trong thời kỳ đầu”.
Nhóm H0LiCOW đã sử dụng kính viễn vọng Hubble để quan sát ánh sáng phát ra từ sáu Quasar. Kính viễn vọng quan sát làm thế nào mà ánh sáng từ mỗi loại tinh thể Quasar có thể thông qua dẫn lực bẻ cong của một thiên hà vòng ngoài khổng lồ để phóng to thành bốn hình ảnh. Các thiên hà được nghiên cứu cách thiên hà của chúng ta khoảng từ 3 tỷ đến 6,5 tỷ năm ánh sáng. Khoảng cách trung bình giữa các Quasar và trái đất là 5,5 tỷ năm ánh sáng.
Mình góp ý kiến bổ sung về bài của bạn nha 😀 Dưới đây là thông số cụ thể về tốc độ giãn nở của vũ trụ mà các nhà khoa học phân tích vào năm 2019:
Trong nghiên cứu mới, Riess và cộng sự đã sử dụng Kính Viễn vọng Hubble để nghiên cứu 70 ngôi sao biến thiên Cepheid trong Đám mây Magellan lớn (LMC), sử dụng tất cả thông tin để tính tốc độ giãn nở của vũ trụ ngày nay.
Các sao biến thiên Cepheid mờ có thể được xem như tiêu chuẩn để dự đoán tốc độ phát triển của vũ trụ.
Riess và nhóm của ông cũng kết hợp các quan sát của Dự án Araucaria, do các nhà nghiên cứu ở Hoa Kỳ, Châu Âu và Chile hợp tác nghiên cứu hệ thống sao nhị phân LMC khác nhau.
Công trình này cung cấp các phép đo khoảng cách bổ sung, giúp nhóm nghiên cứu nâng cao hiểu biết của họ về độ sáng nội tại của các sao Cepheids.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng tất cả các thông tin này để tính tốc độ giãn nở của vũ trụ ngày nay. Kết quả cho thấy, tốc độ mở rộng của vũ trụ hiện nay là khoảng 46 dặm (74,03 km) mỗi giây / mỗi đơn vị megaparsec; một megaparsec tương đương khoảng 3,26 triệu năm ánh sáng.
Theo các chuyên gia, sai số này chỉ còn có 1,9%, thấp hơn các sai số trước giờ từ các phương pháp tương tự với sai số 10% năm 2001 và 5% năm 2009.
Nguồn tham khảo: https://kienthuc.net.vn/khoa-hoc-cong-nghe/sung-sot-toc-do-gian-no-cua-vu-tru-ngay-nay-1216610.html
mình bổ sung vài video cho bài viết sinh động hơn nha
Mình xin bổ sung kiến thức mình đã đọc trên bài báo khoa học. Chủ đề bổ sung ở đây là:
Điều gì xảy ra khi vũ trụ giãn nở đến mức tới hạn?
Khoảng 100 tỷ năm tới, các nhà thiên văn sẽ phải đối mặt với một thời kỳ buồn tẻ, khi mà họ chỉ còn quan sát được 1.000 thiên hà, so với hàng tỷ thiên hà ngày nay. Đó là hệ quả của quá trình giãn nở cực nhanh của vũ trụ: Các ngôi sao ở biên sẽ biến mất sau "chân trời vũ trụ", khiến ta không bao giờ nhìn thấy ánh sáng của chúng nữa.
Nhà vũ trụ học Abraham Loeb, Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (Mỹ), nói rằng, vật thể càng ở xa, thì nó càng dễ biến mất khỏi tầm quan sát. Và có lẽ chỉ 50 tỷ năm sau, vũ trụ sẽ không giãn nở nữa.
Thuyết "Vũ trụ giãn nở" cho rằng, ngay sau vụ nổ Big Bang, vũ trụ đã có xu hướng mở rộng ra, và ngày càng rộng ra mãi. Tuy nhiên, đa số các nhà vũ trụ học đều cho rằng, quá trình giãn nở này bị chậm lại đáng kể do tác động của lực hấp dẫn giữa các thiên hà. Thậm chí lực hấp dẫn còn có thể tạo ra xu hướng co ngược lại, dẫn tới sự sụp lớn (Big Crunch), đưa vũ trụ về trạng thái ban đầu.
Tuy nhiên, những phát hiện mới về sự bùng nổ của những ngôi sao xa trong vài năm qua đã cho phép người ta giả định rằng, sự giãn nở này đang xảy ra rất nhanh, và đang đẩy mọi vật thể ngày càng ra xa nhau.
Các vật thể càng ở xa, thì quá trình giãn nở vũ trụ xảy ra càng nhanh. Lúc ấy, những thay đổi của vật thể đến với chúng ta càng chậm (So sánh tương đối: Khi vật thể ở gần, chúng ta thấy nó thay đổi nhanh. Còn khi nó ở xa, những thay đổi ấy sẽ được chúng ta nhận biết chậm hơn). Đến một lúc nào đó, chúng ta hầu như không còn cảm nhận được sự thay đổi của vũ trụ nữa, nghĩa là thời gian sẽ đứng im (sở dĩ chúng ta cảm nhận được thời gian là do có sự thay đổi của vật thể xung quanh).
Khi đó, vật thể đã chạm đến "chân trời vũ trụ" (event horizon - còn gọi là chân trời sự cố. Có thể hiểu nó là ranh giới của quá trình giãn nở, mà phía bên kia là cái không xác định). Hiện tượng này có thể được so sánh với việc một vật thể bị hút vào hố đen, khiến chúng ta không bao giờ thấy ánh sáng của nó nữa. Khi vật thể đã biến mất đằng sau chân trời sự cố, thì theo các nhà vật lý, nó đã vượt ra phạm vi nghiên cứu của khoa học, và đi vào thế giới huyền học.
Điều gì làm vũ trụ giãn nở? Câu hỏi này vẫn là thách thức lớn nhất trong ngành vật lý thiên văn. Có giả thuyết cho rằng, khoảng không vũ trụ được lấp bởi một lượng vật chất tối nhất định, và chính lượng vật chất tối này đã đẩy các thiên thể ra xa nhau. Còn theo giả thuyết khác, thì phải có một "cái gì đó" luôn thay đổi theo thời gian, ngầm chi phối quá trình này. Tuy nhiên, để chứng minh các giả thuyết, người ta cần bằng chứng, và những bằng chứng có được hiện nay chưa ủng hộ giả thuyết nào.
Link ủng hộ bài báo gốc, các bạn có thể tham khảo và ủng hộ tác giả : https://khoahoc.tv/dieu-gi-xay-ra-khi-vu-tru-gian-no-den-muc-toi-han-94
Cảm ơn bài viết của bạn và những đóng góp của những bạn khác. Giúp mình hầu như hiểu rõ về tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Cảm ơn các bạn đã góp ý. các bài viết rất hay b
đề tài rất thú vị, cảm ơn bạn đã đóng góp để mọi người mở mang kiến thức
Chủ đề này nghe có vẻ lạ và đầy tính sáng tạo, mong bạn tiếp tục ra những chủ đề khác như vậy
chủ đề về vũ trụ rất hay, mong bạn viết thêm nhiều chủ đề như vậy
Vũ trụ giãn nở vậy hệ Mặt Trời chúng ta sẽ được mở rộng. Nếu hệ Mặt Trời chúng ta được mở rộng thì sẽ có những giả thuyết, điều gì sẽ xảy ra với Trái Đất, với chúng ta?
Cảm ơn b vì bài viết, nó thất sự hay và thú vị, nó khiến mình đặt ra nhiều câu hỏi và ý tưởng.
Mình khá thích những chủ đề như này hi vọng bạn sẽ ra thêm nhiều bài như vầy nữa . Cảm ơn bạn
Rất hay và bổ ích, cảm ơn bạn vì bài viết.
Rất bổ ích, cảm ơn bạn
nếu nó giãn nở quá mức thì vũ trụ có tận diệt không nhỉ
Bài viết rất hay, cảm ơn bạn
Mình xin bổ sung
Tại Hội nghị thường niên lần thứ 235 của Hiệp hội Thiên văn học Mỹ (AAS) diễn ra ở Honolulu, Hawaii vào ngày 8/1/2020, các nhà thiên văn học đã công bố về tốc độ giãn nở đáng kinh ngạc của vũ trụ lân cận. Kết quả này có sự sai khác rất lớn so với các kết quả quan trắc trước đó.
Một nhóm các nhà thiên văn đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA (Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ) để đo tốc độ giãn nở của vũ trụ bằng một kỹ thuật hoàn toàn mới – phương pháp thấu kính hấp dẫn. Bởi lực hấp dẫn các thiên hà trong vũ trụ, chúng giống như một chiếc kính lúp khổng lồ, phóng to và bẻ cong ánh sáng đến từ phía sau các thiên thể. Lợi dụng hiệu ứng này, các nhà thiên văn học có thể đo chính xác khoảng cách giữa các thiên hà và Trái Đất.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã phát hiện rằng tốc độ mở rộng của vũ trụ lân cận được đo bằng phương pháp mới có sự khác biệt rất lớn so với tốc độ mở rộng của vũ trụ xa xôi được đo bằng phương pháp bức xạ nền vi sóng trước đó.
Tốc độ mở rộng của vũ trụ thường được mô tả bởi hằng số Hubble. Trên thực tế, giá trị chính xác của hằng số Hubble có ý nghĩa rất quan trọng trong việc xác định tuổi, kích thước và sự diễn hóa của vũ trụ. Khám phá bí ẩn này là một trong những thách thức lớn nhất mà các nhà vật lý thiên văn đang phải đối mặt trong những năm gần đây. Kết quả nghiên cứu mới chỉ ra rằng có thể có một lỗ hổng rất lớn trong mô hình vũ trụ chúng ta biết hiện này, cần có một lý luận mới để giải thích sự khác biệt trong hằng số Hubble giữa các vũ trụ lân cận và vũ trụ xa xôi.
H0LiCOW (Viết tắt của cụm: “H0 Lenses in COSMOGRAIL’s Wellspring”) là dự án tiến hành nghiên cứu đo lường hằng số Hubble mới trong hai thập kỷ qua. Nhóm dự án đã cải tiến đáng kể kỹ thuật đo hằng số Hubble bằng thấu kính hấp dẫn.
Kết quả đo lường mới nhất của H0LiCOW và các dự án khác cho thấy, hằng số Hubble của vũ trụ lân cận lớn hơn so với hằng số Hubble đối với vũ trụ xa xôi được đo lường bằng phương pháp bức xạ nền vi sóng của vệ tinh Planck thuộc Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA).
Giáo sư Sherry Suyu, trưởng nhóm H0LiCOW, nhà nghiên cứu của Viện Vật lý thiên văn Max Planck, Đức, đồng thời cũng đang làm việc tại Viện nghiên cứu trung ương Đài Loan cho biết: “Nếu những kết quả này không nhất quán, thì tức là chúng ta chưa hoàn toàn hiểu được vật chất và năng lượng phát triển theo thời gian như thế nào, đặc biệt là sự diễn hoá phát triển trong thời kỳ đầu.”
Bên cạnh đó, bà cũng chia sẻ thêm rằng: “Các kỹ thuật mô hình hóa khối lượng mới đã được phát triển để đo sự phân bố vật chất của thiên hà, bao gồm cả các mô hình mà chúng tôi thiết kế để sử dụng hình ảnh có độ phân giải cao được chụp từ kính Hubble. Những hình ảnh này cho phép chúng tôi tái tạo, ví như tái tạo các chuẩn tinh của những thiên hà chủ. Những hình ảnh này, cùng với các hình ảnh có độ sâu trường rộng hơn được chụp từ kính thiên văn trên mặt đất, cũng cho phép chúng tôi mô tả môi trường của hệ thống thấu kính, nơi ảnh hưởng đến sự bẻ cong của tia sáng. Các kỹ thuật mô hình hóa khối lượng mới, kết hợp với thời gian trễ, giúp chúng tôi đo được khoảng cách chính xác đến các thiên hà.”
Nhóm H0LiCOW đã sử dụng kính viễn vọng Hubble để quan sát ánh sáng phát ra từ 6 Quasar. Kính viễn vọng quan sát cách mà ánh sáng từ mỗi loại tinh thể Quasar có thể thông qua dẫn lực bẻ cong của một thiên hà vòng ngoài khổng lồ để phóng to thành 4 hình ảnh. Các thiên hà được nghiên cứu cách thiên hà của chúng ta khoảng từ 3 tỷ đến 6,5 tỷ năm ánh sáng. Khoảng cách trung bình giữa các Quasar và Trái Đất là 5,5 tỷ năm ánh sáng.
Hình ảnh các Quasar (còn được gọi là chuẩn tinh, tức là các thiên thể cực xa và cực sáng với dịch chuyển đỏ rất đặc trưng) do Kính thiên văn không gian Hubble chụp lại, dùng để đo hằng số Hubble. (Ảnh: S. H. Suyu/TUM/MPA, K. C. Wong/Đại học Tokyo; NASA; ESA)
Lộ tuyến của tia sáng đến từ hình ảnh của mỗi một thấu kính vũ trụ đến Trái Đất là khác nhau. Để lần theo từng lộ tuyến của nó, các nhà thiên văn học đã theo dõi tia sáng sản sinh ra khi các lỗ đen Quasar nuốt chửng vật chất. Khi tia sáng lóe lên, mỗi hình ảnh của thấu kính hấp dẫn sẽ sáng lên ở những thời điểm khác nhau.
Trình tự lóe sáng này cho phép các nhà nghiên cứu có thể đo được thời gian trễ giữa mỗi hình ảnh khi ánh sáng thấu kính truyền dọc theo đường đi của nó đến Trái Đất. Sau đó, các nhà thiên văn học có thể tính được khoảng cách từ các thiên hà đến các tinh thể Quasar, và tính được khoảng cách từ Trái Đất đến các thiên hà. Bằng cách so sánh các giá trị khoảng cách này, các nhà nghiên cứu đã đo được tốc độ giãn nở của vũ trụ bằng hằng số Hubble.
Nhà nghiên cứu Kenneth Wong, thành viên của nhóm H0LiCOW, đồng thời là nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý và Toán học Vũ trụ, Đại học Tokyo, Nhật Bản cho hay: “Độ dài của mỗi thời gian trì hoãn hiển thị tốc độ giãn nở của vũ trụ, nếu thời gian trễ càng ngắn, thì tốc độ giãn nở của vũ trụ đó càng nhanh. Nếu thời gian dài, thì tốc độ giãn nở sẽ chậm hơn.”
Các nhà nghiên cứu tính toán trị số Hubble là 73 km/giây trên mỗi Megaparsec (1 Megaparsec là bằng 1 triệu parsec, hoặc khoảng 3,3 triệu năm ánh sáng), với sai số là 2,4％, Điều này có nghĩa là do sự giãn nở của vũ trụ, cứ một thiên hà cách Trái Đất 3,3 triệu năm ánh sáng, thì nó sẽ di chuyển ra xa chúng ta với tốc độ 73 km/giây.
Kết quả đo lường của nhóm nghiên này gần tương tự với giá trị hằng số Hubble (74 km/giây) đo được của một nhóm nghiên cứu khác có tên SH0ES (Viết tắt của cụm: “Supernova H0 for the Equation of State”). Kết quả đo lường của SH0ES dựa trên việc sử dụng các sao biến quang Cepheids và các siêu tân tinh để đo khoảng cách của các thiên hà.
Tuy nhiên, kết quả đo của 2 nhóm này có sự chênh lệch rõ ràng so với kết quả hằng số Hubble được đo bằng vệ tinh Planck (khoảng 67 km/giây trên mỗi Megaparsec).
Nhà nghiên cứu Frédéric Courbin thuộc Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ tại Lausanne, trưởng nhóm dự án COSMOGRAIL (Giám sát Vũ trụ bằng các Thấu kính Hấp dẫn) cho biết: “Một trong những thách thức mà chúng tôi đã khắc phục là thông qua một dự án có tên COSMOGRAIL, chuyên môn tiến hành các trình tự giám sát, để nắm được độ trễ thời gian của một trong số thiên thể Quasar thông qua hệ thống thấu kính.”
Bắt đầu từ năm 2012, nhóm H0LiCOW đã thu thập được hình ảnh qua Kính Hubble và nắm được các thông tin về độ trễ thời gian của 10 tinh thể Quasar qua thấu kính dẫn lực cũng như thấu kính thiên hà dẫn lực. Mục tiêu của nhóm là quan sát thêm 30 hệ thống thấu kính chuẩn tinh Quasar trở lên, để giảm thiểu mức sai số 2,4% xuống còn 1%.
Nghiên cứu mới này cho thấy đang có những thay đổi lớn diễn ra trong vũ trụ lân cận khi tốc độ giãn nở của nó đang ngày càng nhanh.
Bạn đang sao chép nội dung của Trí Thức VN. Nếu là cá nhân sử dụng, vui lòng ghi rõ nguồn trithucvn.org. Nếu là website, kênh truyền thông, vui lòng chỉ sử dụng nội dung khi có sự cho phép của Trí Thức VN.
kiến thức nhân loại quá thú vị.Cảm ơn bạn đã chia sẻ
Bài viết rất hay. Cảm ơn bạn