Năng lượng tối đang bị suy giảm, vũ trụ càng thêm huyền bí

Năng lượng tối là thành phần chiếm tỷ lệ lớn nhất vũ trụ

Nếu năng lượng tối thực sự đang yếu đi, thì có khả năng là hiểu biết của khoa học về cách vũ trụ hoạt động sẽ cần phải được viết lại.

Những phát hiện mới đến từ Công cụ quang phổ năng lượng tối (DESI), được đặt trên kính viễn vọng tại Đài quan sát quốc gia Kitt Peak ở tiểu bang Arizona (Mỹ). Nhóm hợp tác DESI là tập hợp của 70 tổ chức trên khắp thế giới. Nghiên cứu của DESI là thành quả từ 3 năm quan sát 15 triệu thiên hà và quasar. Phát hiện của họ được trình bày tại một hội nghị của Hiệp hội Vật lý nước Mỹ ở California.

Người phát ngôn của DESI là Alexie Leauthaud-Harnett cho biết: "Những gì chúng ta đang thấy thực sự hấp dẫn. Thật thú vị khi nghĩ rằng chúng ta có thể đang ở ranh giới của một khám phá lớn về năng lượng tối và bản chất cơ bản của vũ trụ của chúng ta".

Các sợi quang mỏng của công cụ DESI trong 20 phút có thể đồng thời quan sát 5.000 thiên hà hoặc quasar - vùng rực sáng với một lỗ đen ở trung tâm. Điều này cho phép các nhà khoa học tính toán tuổi và khoảng cách của các vật thể, đồng thời tạo ra bản đồ vũ trụ để họ có thể tạo ra các mô phỏng và theo dõi tiến trình.

Tranh cãi lại manh nha nổi lên

Từ một thế kỷ qua, các nhà khoa học đã biết rằng vũ trụ đang giãn nở, bởi vì các cụm thiên hà khổng lồ đã được quan sát thấy đang di chuyển ra xa nhau. Vào cuối những năm 1990, các nhà khoa học đã gây chấn động trong lĩnh vực này khi phát hiện ra rằng sự giãn nở của vũ trụ đã tăng tốc theo thời gian.

Khái niệm năng lượng tối ra đời để giải thích hiện tượng thúc đẩy sự gia tốc này. Chỉ có năng lượng tối mới là lời giải thích hợp lý cho các hiệu ứng giãn nở vũ trụ ngày càng tăng vì cả vật chất thông thường thậm chí là vật chất tối đều không thể đưa ra đáp án.

Từ đó, người ta cho rằng vũ trụ được tạo thành từ 70% năng lượng tối, 25% vật chất tối - và chỉ 5% vật chất bình thường. Hiểu biết phổ quát của khoa học về cách vũ trụ hoạt động, được gọi là mô hình vũ trụ học tiêu chuẩn, coi năng lượng tối là hằng số - nghĩa là nó không thay đổi. Ý tưởng này lần đầu tiên được Albert Einstein đưa ra trong thuyết tương đối của ông.

Nhà vật lý người Pháp Arnaud de Mattia, hiện đang tham gia phân tích dữ liệu DESI, nói với AFP rằng mô hình chuẩn là "thỏa đáng" nhưng một số "tranh cãi" đang nổi lên giữa các quan sát.

Có một số cách khác nhau để đo sự giãn nở của vũ trụ, gồm cả việc xem xét bức xạ còn sót lại sau Vụ nổ lớn, các ngôi sao phát nổ được gọi là siêu tân tinh và cách lực hấp dẫn làm biến dạng ánh sáng của các thiên hà.

Khi nhóm DESI kết hợp dữ liệu mới của họ với các phép đo khác, họ đã tìm thấy "dấu hiệu cho thấy tác động của năng lượng tối có thể đang yếu đi theo thời gian".

Arnaud de Mattia cho biết: "Khi chúng tôi kết hợp tất cả dữ liệu vũ trụ học, nó ủng hộ rằng sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc với tốc độ cao hơn một chút vào khoảng 7 tỉ năm trước”, nhưng ông thừa nhận hiện tại "hoàn toàn không chắc chắn" về điều này.

Chờ thêm dữ liệu trong 5 năm tới

Nhà vật lý người Pháp Etienne Burtin tự tin rằng "chúng ta sẽ có một bức tranh rõ ràng hơn trong vòng 5 năm". Mốc 5 năm được đưa ra do các nhà quan sát vũ trụ hy vọng có thểm dữ liệu mới đáng giá từ DESI, từ kính viễn vọng không gian Euclid của châu Âu, từ kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman sắp ra mắt của NASA và từ Đài quan sát Vera Rubin ở Chile.

Nhà vật lý thiên văn lý thuyết Joshua Frieman từ Đại học Chicago khẳng định:N"Thế hệ khảo sát mới này - trong vài năm tới - sẽ giải quyết được vấn đề này". Frieman đồng thời là một chuyên gia về năng lượng tối và cựu thành viên DESI, nói thêm: "Hiện tại, chúng ta đang ở điểm uốn thú vị này".

Burtin cho biết việc xác nhận lý thuyết "năng lượng tối đang tiến hóa" sẽ là một "cuộc cách mạng ở cấp độ khám phá ra sự giãn nở tăng tốc", bản thân chủ đề này là ứng cử viên sáng giá của giải Nobel vật lý.

Theo nhà vật lý Cumrun Vafa từ Đại học Harvard, khái niệm về một vũ trụ mà tổng năng lượng trong không gian chậm rãi tiêu tan là hoàn toàn tự nhiên. Vafa chuyên về lý thuyết dây luoon giải thích mọi vật chất và lực theo các chuỗi năng lượng rung động. Ông cho biết, khi cố gắng xây dựng vũ trụ từ các chuỗi, bạn không thể xây dựng một vũ trụ mà mỗi mét khối không gian duy trì năng lượng dương mãi mãi. Cuối cùng, năng lượng phải giảm, đột ngột hoặc chậm theo thời gian. Ông nói: "Lý thuyết này đòi hỏi nó phải thay đổi. Câu hỏi duy nhất là tốc độ thay đổi như thế nào". Ông đặc biệt hào hứng với dữ liệu DESI vì nó phù hợp với sự suy giảm chậm xuất hiện trong nhiều mô hình vũ trụ dây.

Còn nhà vật lý lý thuyết Raphael Bousso từ Đại học California, Berkeley, cảm thấy rằng sự thay đổi trong năng lượng tối là quá khó xảy ra đến mức gần như không thể. Từ hành vi của các hạt mà chúng ta biết là tồn tại, chân không phải có một số năng lượng không đổi, Bousso chỉ ra năng lượng tối là hằng số không đổi. Ông cho rằng có nhiều khả năng là một số sai lầm nhỏ hoặc ngoài ý muốn đã khiến nhóm DESI đo sai một hằng số vũ trụ học.

Anh Tú