“Nhà khoa học đang ánh xạ toàn bộ chất trong vũ trụ để tìm hiểu nguồn gốc của mọi thứ”

Thuyết Vụ Nổ Lớn nói rằng mọi thứ ra đời đồng thời trong một vụ nổ lớn khoảng 13,8 tỷ năm trước. Chỉ trong tích tắc, vũ trụ chuyển từ trạng thái cực kỳ đặc và nóng sang mở rộng nhanh chóng, với các vụ nổ giải phóng năng lượng và các khối xây dựng cơ bản mà sau này trở thành các ngôi sao, thiên hà và cuối cùng là các hành tinh.

Đây là bản chất của câu chuyện nguồn gốc của vũ trụ, nhưng những chi tiết tốt hơn thì mờ mịt và bị che phủ trong bí ẩn. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu bạn có một cỗ máy thời gian mà bạn có thể sử dụng để quay ngược đồng hồ về đúng thời điểm Vụ nổ lớn xảy ra? Đối với một số nhà khoa học, đây không chỉ là một thí nghiệm giả định.

Hơn 150 nhà nghiên cứu từ hàng chục trường đại học và viện nghiên cứu hàng đầu trên thế giới đã kết hợp dữ liệu từ hai cuộc khảo sát bằng kính viễn vọng lớn, Khảo sát năng lượng tối và Kính viễn vọng Nam Cực, để vẽ bản đồ chính xác nhất về sự phân bố của mọi vật chất trong vũ trụ được biết đến. ngày. Bằng cách xử lý tốt hơn cách thức vật chất hiện đang phân bố trong vũ trụ, các nhà khoa học sau đó có thể hiểu rõ hơn về các lực định hình sự tiến hóa của vũ trụ. Một ngày nào đó, nỗ lực này có thể được sử dụng để mô hình hóa sự giãn nở của vũ trụ theo chiều ngược lại, quay trở lại điểm xuất phát của nó.

Trong khi hầu hết các kết quả phù hợp với các lý thuyết tốt nhất hiện nay về vũ trụ, thì vẫn có những dấu hiệu rạn nứt trong mô hình chuẩn hiện có của vũ trụ. Vũ trụ hiện tại dường như có ít dao động hơn một chút so với dự đoán của mô hình của chúng tôi và ít bị “co cụm” (nhóm trong các vùng nhất định) so với dự kiến. Nếu các nghiên cứu khác xác nhận những phát hiện này, điều đó có thể có nghĩa là mô hình này còn thiếu điều gì đó.

Bây giờ chúng ta đang ở đâu, và tất cả bắt đầu từ đâu

Khảo sát năng lượng tối (DES) là một nỗ lực hợp tác quốc tế nhằm lập bản đồ hàng trăm triệu thiên hà, phát hiện hàng nghìn siêu tân tinh và tìm kiếm các mẫu cấu trúc vũ trụ sẽ tiết lộ bản chất của năng lượng tối bí ẩn đang đẩy nhanh quá trình giãn nở của vũ trụ . Cuộc khảo sát đã nhìn thấy ánh sáng đầu tiên vào năm 2012, sau một thập kỷ lập kế hoạch và hoàn thành các quan sát vào năm 2019 bằng cách sử dụng máy ảnh 570 megapixel mới được chế tạo gắn trên kính viễn vọng Blanco dài bốn mét tại Đài quan sát liên Mỹ Cerro Tololo ở Andes Chile. Trước đây, cuộc khảo sát đã tạo ra một bản đồ 3-D đáng chú ý gồm hơn 300 triệu thiên hà và lập danh mục hàng nghìn siêu tân tinh – vụ nổ mạnh nhất của vũ trụ, xảy ra khi các ngôi sao lớn chết đi.

Trong khi đó, Kính viễn vọng Nam Cực (SPT) là đài quan sát dưới milimet ở Nam Cực, thực hiện các phép đo nền vi sóng vũ trụ (CMB) — luồng ánh sáng yếu ớt xuyên qua vũ trụ và là bằng chứng trực tiếp của Vụ nổ lớn. SPT được đặt tại Trạm Nam Cực Amundsen–Scott ở Nam Cực, ở độ cao 2.800 mét (9.300 ft). Vị trí cao, khô ráo cách xa thành phố mang đến bầu trời quang đãng, bên cạnh những đêm mùa đông ở Nam Cực kéo dài nhiều tháng. Cuộc khảo sát này cũng liên quan đến việc đo lường sự giãn nở của vũ trụ.

Bằng cách kết hợp hai phương pháp nghiên cứu bầu trời rất khác nhau, các nhà khoa học cố gắng tăng độ chính xác của kết quả của họ càng nhiều càng tốt.

Nhà vật lý thiên văn Chihway Chang của Đại học Chicago, một trong những tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Nó hoạt động giống như kiểm tra chéo, vì vậy đây là một phép đo mạnh mẽ hơn so với việc bạn chỉ sử dụng cái này hay cái kia”.

Trong tình huống này, phân tích tập trung vào một hiện tượng được gọi là thấu kính hấp dẫn, trong đó ánh sáng đi gần các vật thể có lực hấp dẫn mạnh, chẳng hạn như các thiên hà, bị bẻ cong một chút. Phương pháp này cho phép họ thu giữ cả vật chất thông thường và vật chất tối vì cả hai đều sử dụng lực hấp dẫn. Bằng cách phân tích hai bộ dữ liệu, các nhà khoa học có thể suy ra tất cả vật chất trong vũ trụ kết thúc ở đâu, mang lại phép đo chính xác hơn so với các phân tích trước đây.

Nhìn chung, các bài đọc gần như hoàn hảo với dự đoán của các mô hình tốt nhất về vũ trụ của chúng ta, ngoại trừ một vài điểm bất thường chỉ ra một số điểm yếu trong lý thuyết của các nhà khoa học.

Đồng tác giả phân tích và nhà vật lý thiên văn Eric Baxter của Đại học Hawaii cho biết: “Dường như có ít dao động hơn trong vũ trụ hiện tại so với dự đoán của chúng tôi khi giả định rằng mô hình vũ trụ tiêu chuẩn của chúng tôi được neo vào vũ trụ sơ khai”.

Tuy nhiên, các tác giả nói thêm rằng ý nghĩa thống kê trong các kết quả của họ không chính xác là ‘chắc chắn’, có nghĩa là có thể có một số lỗi trong phương pháp của họ hơn là trong chính mô hình chuẩn. Nhưng nếu các nhóm nghiên cứu khác đạt được kết quả tương tự một cách độc lập, thì có thể đáng để quay lại bảng vẽ truyện cổ tích để suy nghĩ lại về cách chúng ta nhìn nhận sự tiến hóa của vũ trụ.

“Tôi nghĩ bài tập này cho thấy cả những thách thức và lợi ích của việc thực hiện loại phân tích này,” Chang nói. “Có rất nhiều điều mới bạn có thể làm khi kết hợp những quan điểm khác nhau này về vũ trụ.”

Những phát hiện xuất hiện trên tạp chí Nghiên cứu vật lý D.