Bạn đã bao giờ tự hỏi điều gì đang thúc đẩy sự giãn nở ngày càng nhanh của vũ trụ? Các nhà khoa học đang nỗ lực tìm kiếm câu trả lời, và một trong những công cụ mạnh mẽ nhất của họ là Dự án Quang phổ Năng lượng Tối (DESI). Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu một cách đơn giản về những phát hiện mới nhất của DESI liên quan đến năng lượng tối và dao động âm thanh baryon (BAO), cùng với ý nghĩa của chúng đối với sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.
DESI là một công cụ quang phổ học mạnh mẽ được đặt trên đỉnh kính viễn vọng Nicholas U. Mayall ở Đài quan sát quốc gia Kitt Peak. Nó được thiết kế để đo quang phổ của hàng triệu thiên hà và chuẩn tinh, tạo ra bản đồ 3D lớn nhất về vũ trụ từng được xây dựng. Mục tiêu chính của DESI là nghiên cứu năng lượng tối, một thành phần bí ẩn chiếm khoảng 68% năng lượng của vũ trụ và đang thúc đẩy sự giãn nở加速 expansion của nó.
Bằng cách quan sát các thiên hà và chuẩn tinh ở các khoảng cách khác nhau, DESI có thể đo tốc độ giãn nở của vũ trụ trong quá khứ và hiện tại. Những phép đo này cung cấp thông tin quan trọng về tính chất của năng lượng tối và cách nó ảnh hưởng đến sự phát triển của vũ trụ.
Để hiểu cách DESI nghiên cứu năng lượng tối, chúng ta cần làm quen với khái niệm về dao động âm thanh baryon (BAO). Trong vũ trụ sơ khai, trước khi các nguyên tử hình thành, vật chất tồn tại dưới dạng plasma nóng. Những dao động trong plasma này tạo ra các "bong bóng" hoặc sóng âm thanh. Khi vũ trụ nguội đi, các sóng âm thanh này dừng lại, "đóng băng" lại một mô hình đặc trưng trong sự phân bố của vật chất.
Các nhà khoa học sử dụng kích thước đặc trưng của các "bong bóng" BAO này như một "thước đo vũ trụ". Bằng cách đo kích thước biểu kiến của các BAO ở các khoảng cách khác nhau, họ có thể xác định khoảng cách đến các thiên hà và chuẩn tinh, và do đó, đo tốc độ giãn nở của vũ trụ tại các thời điểm khác nhau trong lịch sử của nó. Giống như việc sử dụng một chiếc thước để đo khoảng cách, BAO giúp các nhà khoa học đo lường sự giãn nở của vũ trụ một cách chính xác.
Kết quả phân tích dữ liệu năm đầu tiên của DESI đã được công bố, mang đến những hiểu biết sâu sắc về lịch sử giãn nở của vũ trụ. Những phát hiện chính bao gồm:
Một trong những phát hiện thú vị nhất là sự gợi ý rằng năng lượng tối có thể không phải là một hằng số, mà là một thực thể đang thay đổi theo thời gian. Điều này có nghĩa là ảnh hưởng của năng lượng tối lên sự giãn nở của vũ trụ có thể đã khác nhau trong quá khứ so với hiện tại. Nếu được xác nhận, đây sẽ là một sự thay đổi lớn trong sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.
Các nhà khoa học đã đưa ra một khái niệm gọi là "Sự Trùng Hợp PhantomX" để mô tả một đặc điểm kỳ lạ trong dữ liệu của DESI. Sự trùng hợp này xảy ra khi các mô hình phù hợp nhất với dữ liệu cho thấy năng lượng tối chuyển từ trạng thái "phantom" (với áp suất âm lớn hơn mật độ năng lượng) sang trạng thái "không phantom" tại thời điểm gần giữa khoảng thời gian mà DESI quan sát.
Điều này có nghĩa là giá trị của phương trình trạng thái của năng lượng tối (một số đo mối quan hệ giữa áp suất và mật độ năng lượng) bằng -1 (giá trị tương ứng với hằng số vũ trụ) trong phạm vi quan sát của DESI. Một cách diễn đạt tương đương là nói rằng năng lượng tối đạt đến giá trị cực đại mà nó sẽ đạt được trong cửa sổ quan sát. Các nhà khoa học cho rằng "Sự Trùng Hợp PhantomX" này có thể là một dấu hiệu cho thấy các giả định ban đầu (prior) về năng lượng tối có thể cần được điều chỉnh.
DESI vẫn đang tiếp tục thu thập dữ liệu, và trong những năm tới, nó sẽ lập bản đồ thêm hàng triệu thiên hà và chuẩn tinh. Dữ liệu bổ sung này sẽ giúp các nhà khoa học cải thiện độ chính xác của các phép đo của họ và kiểm tra xem liệu những gợi ý ban đầu về sự thay đổi của năng lượng tối có được xác nhận hay không.
Ngoài ra, dữ liệu từ DESI sẽ được sử dụng để bổ sung cho các khảo sát bầu trời khác trong tương lai, chẳng hạn như Đài quan sát Vera C. Rubin và Kính viễn vọng Không gian Nancy Grace Roman. Sự kết hợp của các bộ dữ liệu này sẽ cung cấp một bức tranh toàn diện hơn về vũ trụ và giúp chúng ta giải mã bí ẩn về năng lượng tối.
Nghiên cứu về năng lượng tối là một trong những thách thức lớn nhất trong vật lý hiện đại. Nhưng với các công cụ mạnh mẽ như DESI, các nhà khoa học đang tiến gần hơn bao giờ hết đến việc hiểu được bản chất của lực bí ẩn này và số phận cuối cùng của vũ trụ.
Bài viết liên quan