Bản đồ vũ trụ 3D chứa 1,2 triệu thiên hà chứng minh vũ trụ giãn nở nhanh dần

Những chấm đỏ vàng trên đây không phải là các ngôi sao mà là một vài trong số 1,2 triệu thiên hà mà các nhà thiên văn học quan sát được sau đợt quét vũ trụ lớn mới đây nhằm xác lập nên tấm bản đồ thiên văn 3D lớn nhất từ trước tới nay. Đây không chỉ là một kỷ lục mới được xác lập trong thiên văn học mà từ tấm bản đồ này, các nhà nghiên cứu còn có thêm bằng chứng về loại vật chất bí ẩn gọi là năng lượng tối vốn được cho là nguyên nhân khiến vũ trụ giãn nỡ với tốc độ ngày càng nhanh.

Tấm bản đồ nói trên bao phủ phần không gian 650 triệu năm ánh sáng khối - tương đương với 1/4 bầu trời và được tạo ra nhờ sự hợp sức của hàng trăm nhà nghiên cứu thuộc dự án khám phá dao động quang phổ Baryon (BOSS). BOSS lại là một chương trình thuộc siêu dự án tìm hiểu và số hóa Bức tường vĩ đại Sloan III (SDSS-III), đo lượng sóng âm từ thuở mới hình thành vũ trụ dựa trên dấu vết các bức xạ nền còn sót lại sau BigBang. Một mục tiêu khác của dự án còn là thành lập bản đò sự phân bố và khoảng cách giữa các thiên hà theo thời gian.

Không chỉ cung cấp một cái nhìn tuyệt đẹp về vũ trụ mà tấm bản đồ này còn cho phép các nhà khoa học có thể tiến hành các phép đo đạc chính xác về quá trình mở rộng của vũ trụ từ xưa cho tới hiện tại, qua đó hỗ trợ tìm kiếm lời giải thích về năng lượng tối được cho là nguyên nhân khiến vũ trụ nở ra nhưng vẫn còn đang làm đau đầu các nhà khoa học.

Những chấm đỏ vàng là các thiên hà mà các nhà thiên văn học quan sát được.

Khi Albert Einstein lần đầu tiên đề xuất thuyết tương đối phổ quát vào năm 1916, ông không biết rằng vũ trụ đang giãn nở ra. Giống như những người khác cùng thời, ông nghĩ rằng kích thước của vũ trụ là cố định và cách duy nhất mà ông có thể làm để giúp phương trình của ông đúng với một vũ trụ tĩnh chính là dùng một hằng số vũ trụ, ký hiệu lambda. Nếu không có hằng số này, vũ trụ có thể bị co lại hoặc giãn nở ra.

Tới năm 1929, Einstein đã phải thay đổi suy nghĩ khi nhà thiên văn học Edwin Hubble phát hiện rằng vũ trụ đang giãn nở ra. Einstein gọi đây là sai lầm lớn nhất sự nghiệp của mình. Sau đó vào năm 1998, 2 nhóm nhà vật lý đã nghiên cứu về siêu tân tinh đã phát hiện rằng không chỉ các thiên hà đang dần di chuyển ra xa chúng ta mà tốc độ di chuyển cũng càng nhanh hơn.

Để giải thích cho điều này, họ đưa ra giả thuyết về năng lượng tối mặc dù họ không biết được chính xác đó là gì? Một trong những lời giải thích hứa hẹn nhất chính là Einstein đã đi đúng hướng khi dùng hằng số vũ trụ - ngoại trừ hiện tại, thay vì giữ cho vũ trụ là đứng yên, hằng số này có liên tới một lực chống lại lực hấp dẫn, khiến cho vũ trụ ngày càng giãn nở ra một cách nhanh chóng. Và dữ liệu thu được từ dự án BOSS lần này đã một lần nữa khẳng định điều đó là đúng.

Như có thể thấy trong bức ảnh bên trên, mỗi chấm đại diện cho vị trí của một thiên hà từ 6 tỷ năm trước nhưng chỉ bao gồm 1/20 bầu trời ở bên trên chúng ta, chứa 1 phân đoạn vũ trụ rộng 6 tỷ năm ánh sáng, cao 4,5 tỷ năm ánh sáng và dày 500 triệu năm ánh sáng. Chính xác hơn thì tấm bản đồ này chứa 48.741 thiên hà và đây chỉ là 3% của tổng công dữ liệu thiên hà mà BOSS thu thập được trong số 100 triệu thiên hà của toàn bộ vũ trụ theo ước tính trước giờ.

Màu sắc dùng để chỉ khoảng cách tương đối của các thiên hà tới Trái Đất, đối tượng càng gần sẽ có màu vàng trong khi càng tím thì càng xa Trái Đất. Những vũng nhỏ màu xám biểu thi cho nơi chưa thu được dữ liệu. Các thiên hà được tập trung thành từng đám, cho thấy các siêu cấu trúc và những khoảng không. Trong một phép tính trung bình thì tấm bản đồ trên đây chứa khoảng 4.874.100.000.000.000 (4,8471x10^15) ngôi sao. Và nên nhớ đây cũng chỉ đại diện cho 1 phần của bầu trời. Còn nếu có tấm bản đồ đầy đủ hơn về toàn bộ các thiên hà của vũ trụ thì có tới 100 nghìn triệu triệu ngôi sao.

Bức ảnh trên đây hiển thị các thiên hà trong không gian 3 chiều.

Bức ảnh trên đây hiển thị các thiên hà trong không gian 3 chiều. Hình chữ nhật bên trái được cắt ra một góc 1000 độ vuông trên bầu trời, chứa khoảng 120.000 thiên hà, chiếm 10% của toàn bộ dữ liệu thu được. Những vùng sáng hơn có nhiều thiên hà hơn và ngược lại. Người dẫn đầu dự án, Rita Tojeiro tại Đại học St. Andrews cho biết: "Chúng tôi thấy được những kết nối sâu sắc giữa những vi sóng nền vũ trụ 400.000 năm sau Big Bang với những cụm thiên hà 7 - 12 triệu năm sau đó".

Mặt khác, dữ liệu thu được từ BOSS còn cho thấy năng lượng tối - vốn quyết định sự giãn nở của vũ trụ - là phù hợp với hằng số vũ trụ với tỷ lệ lỗi chỉ 5%. Tấm bản đồ này hoàn toàn phù hợp với mô hình chuẩn của vũ trụ (vũ trụ chứ 1 hằng số vũ trụ duy nhất) và từ đó nó củng cố thêm cho các lý thuyết khoa học phổ biến trước giờ. Sắp tới, nó sẽ giúp cho các nhà khoa học hiểu rõ hơn về năng lượng tối và những vấn đề xoay quanh nó vốn vẫn ẩn chứa nhiều bí ẩn như tên gọi của nó vậy.