Bản đồ 3D vũ trụ lớn nhất và “sai lầm lớn nhất” của Einstein

Để tạo nên bản đồ vũ trụ ba chiều (3D) lớn nhất từ trước đến nay, nhóm nghiên cứu đã phải làm việc cật lực trong một thời gian dài. “Chúng tôi đã dành một thập kỷ cho việc thu thập số đo của 1,2 triệu thiên hà để tạo ra bản đồ cấu trúc của vũ trụ trên một khối lượng khoảng 650 năm ánh sáng khối” - Jeremy Tinker, Đại học New York (Mỹ), đồng tác giả của nghiên cứu - nói.

Bản đồ 3D này có khả năng tạo ra các phép đo chính xác nhất về ảnh hưởng của năng lượng tối và tốc độ mở rộng của vũ trụ. Nó cũng giúp các nhà khoa học phân tích số năng lượng tối và vật chất tồn tại trong vũ trụ hiện nay; hay đo các thay đổi xảy ra trong vũ trụ và ảnh hưởng của năng lượng tối đến những thay đổi đó.

Theo nhà thiên văn, vật lý học David Schlegel - Phòng thí nghiệm quốc gia Mỹ Lawrence Berkeley, họ có thể tạo ra các bản đồ vũ trụ 3D mới bằng cách phân tích 95% vũ trụ tối. Để tạo ra bản đồ, nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ chương trình Khảo sát dao động quang phổ Baryon (BOSS) của Trạm quan sát bầu trời bằng kỹ thuật số Sloan (Sloan Digital Sky Survey-III).

Sử dụng bản đồ 3D vũ trụ, các nhà khoa học có thể mô phỏng được việc vật chất tối hấp dẫn, kéo thiên hà lại gần các thiên hà khác. “Ở quy mô lớn, chúng ta thấy ảnh hưởng của năng lượng tối trong sự xé rách của vũ trụ” - nhà thiên văn học David Schlegel cho biết.

Được biết, chương trình khảo sát dao động quang phổ Baryon dựa vào kích thước các dao động âm thanh Baryon trong bản đồ 3D kể trên để đo tốc độ dãn nở của vũ trụ. Hiện vũ trụ của chúng ta đã có khoảng 13,8 tỷ năm tuổi.

“Nhờ có chương trình khảo sát dao động quang phổ Baryon, chúng tôi đã phát hiện dấu vết nhỏ của các dao động âm thanh Baryon trong việc phân phối sự dãn nở thiên hà giai đoạn từ 2-7 tỷ năm trước” - nhà khoa học Ariel Sanchez - từ Viện Vật lý ngoài Trái đất Max-Planck của Đức - cho biết.

Kết quả nghiên cứu bản đồ vũ trụ 3D cho thấy rằng năng lượng tối phù hợp với các hằng số vũ trụ với một sai số chỉ khoảng 5%.

Hằng số vũ trụ (thường được gọi là Lambda) là mật độ năng lượng của chân không trong không gian. Khái niệm này lần đầu tiên được đề xuất bởi nhà khoa học lỗi lạc Albert Einstein vào năm 1917 như một sự bổ sung cho thuyết tương đối rộng.

Số là khi nhà bác học Albert Einstein trình bày thuyết tương đối rộng, ông và các đồng nghiệp dựa trên tiền đề vũ trụ là tĩnh, không thay đổi từ trước đến nay. Tuy nhiên, sau đó Einstein phát hiện ra rằng vũ trụ không hề tuân theo phương trình tính toán bấy lâu của ông.

Thế nhưng, thay vì thay đổi quan điểm là vũ trụ vận động, Einstein vẫn tiếp tục tin tưởng vũ trụ là bất biến, đồng thời thêm vào một hằng số vũ trụ - thứ luôn ổn định, không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ một sự mở rộng hay co lại nào. Nó có vai trò bù lại tác động của lực trọng trường trong vũ trụ như một tổng thể và theo Einstein, như vậy vũ trụ sẽ luôn tĩnh.

Tuy nhiên năm 1929, nhà vật lý, thiên văn học Edwin Hubble sử dụng kính thiên văn mạnh nhất thế giới lúc bấy giờ để quan sát và đưa ra bằng chứng khẳng định vũ trụ đang dãn nở. Phát hiện này cuối cùng dẫn đến lý thuyết Big Bang. Đến lúc này, Einstein mới chịu thay đổi khi công nhận vũ trụ luôn vận động, đồng thời thừa nhận đây là “sai lầm lớn nhất của cuộc đời ông”.

Sau đó, Einstein quyết định loại hằng số vũ trụ khỏi phương trình của mình. Đến giữa thập kỷ 1990, hai nghiên cứu độc lập của Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley (Mỹ) và đài quan sát ở Baltimore (Australia) đã chứng minh vũ trụ đang dãn nở với tiền đề then chốt là hằng số vũ trụ mà Einstein đã loại bỏ. “Sai lầm lớn nhất” mà Einstein từng thừa nhận hóa ra lại là một trong những dự đoán vĩ đại nhất của ông. Trong vũ trụ thực sự tồn tại một lực lượng bí ẩn chống lại lực hấp dẫn mà ngày nay được gọi là năng lượng tối. Einstein chỉ sai lầm khi tự mình bác bỏ nhận định đi trước thời đại của mình.

Giờ đây, kết quả của dự án xây dựng bản đồ 3D một lần nữa chỉ ra tính đúng đắn của sự tồn tại một hằng số vũ trụ. “Bản đồ vũ trụ 3D cung cấp thêm bằng chứng về sự tồn tại của một thứ bí ẩn gọi là năng lượng tối. Đây chính là thứ có khả năng gây ra sự dãn nở của vũ trụ với vận tốc ngày càng tăng” - báo cáo của nhóm nghiên cứu trên cho biết.

Các nhà khoa học cho biết thêm, bản đồ 3D này cũng hoàn toàn phù hợp với các mô hình vũ trụ tiêu chuẩn (trong đó vũ trụ có chứa một hằng số vũ trụ), tăng thêm sức nặng cho giả thuyết khoa học phổ biến này.

Tầm quan trọng của tấm bản đồ vũ trụ 3D còn nằm ở chỗ thông tin từ nghiên cứu là nguồn tin cậy để các nhà vũ trụ học tìm hiểu một cách rõ ràng và chính xác về năng lượng tối.