Những quan sát sơ bộ được thực hiện bởi Dụng cụ quang phổ năng lượng tối (DESI) gợi ý rằng gia tốc giãn nở của vũ trụ không phải là hằng số – nói cách khác, năng lượng tối đã thay đổi trong suốt lịch sử của vũ trụ.

Vào đầu thiên niên kỷ mới, các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng vũ trụ đang giãn nở với tốc độ ngày càng tăng. Đây là một cú sốc đối với hầu hết các nhà vũ trụ học vốn cho rằng lực hấp dẫn đang làm chậm quá trình giãn nở của vũ trụ sau Vụ nổ lớn.

Vào năm 1998 và 1999, hai đội độc lập đã phát hiện ra gia tốc bằng cách đo khoảng cách tới các siêu tân tinh cổ đại và tốc độ chúng đang lùi xa khỏi Trái đất. Năng lượng tối – một thuật ngữ được đặt ra vào năm 1998 – được viện dẫn để cung cấp lượng năng lượng khổng lồ cần thiết cho sự gia tốc không đổi này. Ba nhà lãnh đạo của các đội này đã chia nhau giải Nobel Vật lý năm 2011 cho khám phá này, và trong một phần tư thế kỷ qua, nhiều quan sát đa dạng đã ủng hộ việc đưa năng lượng tối vào Mô hình Chuẩn của vũ trụ học.

Giờ đây, một cú sốc khác có thể xảy ra nhờ DESI, thiết bị được thiết kế để nghiên cứu sự giãn nở của vũ trụ.

Sợi quang điều khiển bằng robot

DESI được đặt trên Kính thiên văn Nicholas U Mayall tại Đài quan sát quốc gia Kitt Peak ở Arizona. Bao gồm hàng nghìn sợi quang được điều khiển bằng robot gửi ánh sáng đến một dãy máy quang phổ. Điều này cho phép DESI tạo ra một bản đồ rộng lớn về các thiên hà và chuẩn tinh trong vũ trụ. Dữ liệu quang phổ cung cấp thước đo tốc độ một thiên hà đang di chuyển ra xa chúng ta, được xác định bởi độ dịch chuyển đỏ của thiên hà.

Chìa khóa cho nghiên cứu năng lượng tối của DESI là các thiên hà không phân bố đồng đều khắp vũ trụ mà tập trung ở những vùng giống như bong bóng được bao quanh bởi không gian trống rỗng hơn. Đây là kết quả của việc vũ trụ sơ khai giãn nở và nguội đi như thế nào. Quá trình bắt đầu với một plasma nóng mà qua đó sóng âm lan truyền, tạo ra các vùng có mật độ cao và thấp gọi là dao động âm thanh baryon (BAO).

Cuối cùng, plasma này “đóng băng” để tạo ra khí tiếp tục hình thành các ngôi sao và thiên hà sớm nhất. Các bong bóng thiên hà có xu hướng hình thành ở những vùng dày đặc do BAO tạo ra và những vùng này giãn nở cùng với vũ trụ. Do đó, kích thước của bong bóng thiên hà cho các nhà thiên văn biết nó bao nhiêu tuổi khi nó gửi ánh sáng cho chúng ta. Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng ánh sáng từ các chuẩn tinh cổ đại để chiếu sáng BAO, cho phép họ thăm dò thời gian xa hơn mức có thể thực hiện được bằng các phép đo thiên hà.

Những gợi ý trêu ngươi

Kết hợp thông tin quang phổ và BAO, nhóm DESI có thể xác định tốc độ giãn nở của vũ trụ tại bảy thời điểm khác nhau trong 11 tỷ năm qua. Trong khi những quan sát của họ nhìn chung phù hợp với giá trị không đổi của năng lượng tối, các nhà khoa học DESI đã báo cáo những dấu hiệu trêu ngươi về một số sai lệch.

Giám đốc DESI giải thích: “Cho đến nay, chúng tôi đang thấy sự đồng thuận cơ bản với mô hình vũ trụ tốt nhất của chúng tôi, nhưng chúng tôi cũng thấy một số khác biệt thú vị có thể chỉ ra rằng năng lượng tối đang phát triển theo thời gian”. Micheal Levi, người có trụ sở tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley ở Mỹ. “Những dữ liệu đó có thể biến mất hoặc không với nhiều dữ liệu hơn, vì vậy chúng tôi rất vui mừng được sớm bắt đầu phân tích tập dữ liệu ba năm của mình.”

Cụ thể, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các quan sát của họ phù hợp với năng lượng tối thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, ý nghĩa thống kê của độ lệch lớn hơn 3σ một chút – có nghĩa là có khoảng 0.2% khả năng quan sát đó là ngẫu nhiên thống kê. Trong vũ trụ học và một số lĩnh vực vật lý khác, cần có ý nghĩa 5σ cho một khám phá.

Những quan sát này được thực hiện trong năm đầu tiên hoạt động của DESI, dự kiến ​​sẽ khảo sát vũ trụ trong ít nhất 5 năm.

“Thật đáng ngạc nhiên là chỉ với năm dữ liệu đầu tiên, chúng ta đã có thể đo được lịch sử giãn nở của vũ trụ ở bảy lát thời gian vũ trụ khác nhau, mỗi lát có độ chính xác từ 1 đến 3%,” Berkeley nói. Nathalie Palanque-Delabrouille. “Nhóm nghiên cứu đã thực hiện rất nhiều công việc để giải quyết sự phức tạp của mô hình lý thuyết và công cụ, điều này giúp chúng tôi tin tưởng vào tính chắc chắn của các kết quả đầu tiên của mình.”

Cùng với việc làm sáng tỏ sự giãn nở của vũ trụ, DESI còn cung cấp thông tin mới về khối lượng của neutrino.

Các quan sát của BAO được mô tả trong bản in trước trên arXiv. Các ấn phẩm liên quan có thể được tìm thấy tại đây.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/baryon-acoustic-oscillations-hint-that-dark-energy-may-have-changed-over-time/