Cho đến nay, rất khó tìm thấy thấu kính hấp dẫn và chỉ có khoảng một trăm chiếc được sử dụng thường xuyên. Được Einstein xác định là một hiện tượng, thấu kính hấp dẫn đã được các nhà thiên văn học sử dụng để quan sát các thiên hà ở xa trong một thời gian dài, tuy nhiên, việc tìm ra chúng ngay từ đầu đã bị thất bại.
Nghiên cứu mới trình bày quang phổ xác nhận thấu kính hấp dẫn mạnh được xác định trước đó bằng cách sử dụng Mạng thần kinh chuyển đổi, được phát triển bởi nhà khoa học dữ liệu, Tiến sĩ Colin Jacobs tại TRÒ CHƠI 3D và Đại học Swinburne.
Một hệ thống học máy đã phát hiện ra tới 5,000 thấu kính hấp dẫn tiềm năng vào đầu năm nay, điều này có thể cách mạng hóa khả năng của chúng ta trong việc theo dõi sự phát triển của các thiên hà kể từ khi Big Bang.
Sử dụng Đài quan sát Keck ở Hawaii và Kính viễn vọng Rất Lớn ở Chile, nhà thiên văn học Kim-Vy Tran của ASTRO 3D và UNSW Sydney cùng các đồng nghiệp đã đánh giá 77 thấu kính. Cô ấy đã xác minh với sự giúp đỡ của nhóm đa quốc gia của mình rằng 68 trong số 77 thấu kính hấp dẫn mạnh trải rộng trong khoảng cách vũ trụ rộng lớn.
Với tỷ lệ thành công 88%, thuật toán có vẻ đáng tin cậy và hàng nghìn thấu kính hấp dẫn mới có thể tồn tại.
Tác giả tương ứng, Tiến sĩ Trần từ Trung tâm Xuất sắc ARC về Vật lý Thiên văn Toàn bộ Bầu trời trong Không gian 3 chiều (ASTRO3D) cho biết, “Phương pháp quang phổ của chúng tôi cho phép chúng tôi lập bản đồ hình ảnh 3D của các thấu kính hấp dẫn để cho thấy chúng là thật và không chỉ là sự chồng chất ngẫu nhiên. Mục tiêu của chúng tôi với AGEL là xác nhận bằng quang phổ học khoảng 100 thấu kính hấp dẫn mạnh được quan sát từ cả bán cầu Bắc và Nam trong suốt cả năm.”
“Công việc được thực hiện bằng cách phát triển thuật toán để tìm kiếm các chữ ký số nhất định. Cùng với đó, chúng tôi có thể xác định hàng nghìn ống kính so với chỉ một vài ống kính.”
“Thấu kính hấp dẫn rất nhỏ, vì vậy nếu bạn có hình ảnh mờ, bạn sẽ không thể phát hiện ra chúng. Mặc dù những thấu kính này cho phép chúng ta nhìn rõ hơn các vật thể ở cách xa hàng triệu năm ánh sáng, nhưng chúng cũng cho phép chúng ta 'nhìn thấy' vật chất tối vô hình chiếm phần lớn Vũ trụ".
“Chúng tôi biết rằng phần lớn khối lượng là tối. Chúng ta biết rằng khối lượng đang bẻ cong ánh sáng, và vì vậy nếu chúng ta có thể đo được mức độ ánh sáng bị bẻ cong, thì chúng ta có thể suy ra khối lượng phải ở đó.”
“Bạn càng có nhiều kính lúp, bạn càng có cơ hội khảo sát những vật thể ở xa hơn này. Hy vọng rằng chúng ta có thể đo lường tốt hơn nhân khẩu học của các thiên hà rất trẻ.”
“Sau đó, ở đâu đó giữa những thiên hà sơ khai đầu tiên đó và chúng ta, có rất nhiều quá trình tiến hóa đang diễn ra, với những vùng hình thành sao nhỏ chuyển đổi khí nguyên sơ thành những ngôi sao đầu tiên của mặt trời, dãi ngân Hà".
“Và với những thấu kính này ở các khoảng cách khác nhau, chúng ta có thể xem xét các điểm khác nhau trong dòng thời gian vũ trụ để theo dõi về cơ bản mọi thứ thay đổi như thế nào theo thời gian, giữa các thiên hà đầu tiên và bây giờ.”
Giáo sư Stuart White của Đại học Melbourne và Giám đốc Trung tâm Xuất sắc ARC về Vật lý Thiên văn Toàn bộ Bầu trời trong 3 Chiều (Astro 3D) cho biết mỗi thấu kính hấp dẫn là duy nhất và cho chúng ta biết điều gì đó mới mẻ.
“Ngoài việc là những vật thể đẹp đẽ, thấu kính hấp dẫn còn cung cấp một cửa sổ để nghiên cứu cách phân bố khối lượng trong các thiên hà xa xôi mà không thể quan sát được bằng các kỹ thuật khác. Bằng cách giới thiệu các cách sử dụng các tập dữ liệu lớn mới này về bầu trời để tìm kiếm nhiều thấu kính hấp dẫn mới, nhóm nghiên cứu mở ra cơ hội xem các thiên hà có khối lượng như thế nào.”
Giáo sư Karl Glazebrook của Đại học Swinburne, và Trưởng nhóm đồng khoa học của Tiến sĩ Trần trên báo, bày tỏ sự ngưỡng mộ đối với công trình đã đi trước.
“Thuật toán này được tiên phong bởi Tiến sĩ Colin Jacobs tại Swinburne. Anh ấy đã sàng lọc hàng chục triệu hình ảnh thiên hà để cắt bớt mẫu xuống còn 5,000. Chúng tôi chưa bao giờ mơ rằng tỷ lệ thành công lại cao như vậy.”
“Bây giờ chúng tôi đang thu được hình ảnh của những thấu kính này bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble, chúng bao gồm từ những hình ảnh đẹp đến sửng sốt cho đến những hình ảnh cực kỳ kỳ lạ mà chúng tôi sẽ phải nỗ lực đáng kể để tìm ra.”
Phó giáo sư Tucker Jones của UC Davis, một đồng khoa học khác dẫn đầu bài báo, mô tả mẫu mới as “một bước tiến khổng lồ trong việc tìm hiểu cách các thiên hà hình thành trong lịch sử của Vũ trụ.”
“Thông thường, những thiên hà ban đầu này trông giống như những đốm nhỏ mờ mờ, nhưng độ phóng đại của thấu kính cho phép chúng ta nhìn thấy cấu trúc của chúng với độ phân giải tốt hơn nhiều. Chúng là những mục tiêu lý tưởng cho những kính viễn vọng mạnh nhất của chúng ta để cho chúng ta cái nhìn tốt nhất có thể về vũ trụ sơ khai.”
“Nhờ hiệu ứng thấu kính, chúng ta có thể tìm hiểu những thiên hà nguyên thủy này trông như thế nào, cấu tạo của chúng và cách chúng tương tác với môi trường xung quanh.”
Tạp chí tham khảo:
- Kim-Vy H. Tran et al. Khảo sát AGEL: Xác nhận quang phổ của các thấu kính hấp dẫn mạnh trong các trường DES và DECaLS được chọn bằng cách sử dụng mạng thần kinh tích chập. Tạp chí Thiên văn. DOI: 10.3847/1538-3881/ac7da2
