Chứng minh được thuyết tương đối của Einstein ở mức độ thiên hà

  • 2.638

Dường như sở thích của cả giới khoa học là chứng minh những gì thiên tài Albert Einstein nói là đúng, bên cạnh sở thích chứng minh những gì thiên tài này nói là sai.

Ta đã xác định được rằng một thiên hà có thể kéo cong cả một khoảng không trong vũ trụ. Qua khám phá này, các nhà khoa học chứng thực được rằng thuyết tương đối của Einstein vẫn được áp dụng cho những quy mô khổng lồ, mà ở đây là áp lên cả một thiên hà.

Bằng việc kết hợp dữ liệu từ Kính Thiên văn Rất Lớn của Đài Thiên văn Nam Âu với Kính Viễn vọng Không gian Hubble của NASA, họ đã thấy rõ rằng ánh sáng đã bị bẻ cong gần một thiên hà, đúng như những gì Einstein giải thích về tác động của lực hấp dẫn.

Thiên hà có thể kéo cong cả một khoảng không trong vũ trụ.
Thiên hà có thể kéo cong cả một khoảng không trong vũ trụ.

Về cơ bản, thí nghiệm này là phiên bản có quy mô to hơn của bài thử nổi tiếng được thực hiện năm 1915 bởi Ngài Arthur Eddington. Ông đã quan sát và căn thời gian để thấy ánh sáng sao từ phía sau Mặt Trời đang trải qua giai đoạn Nhật Thực, để thấy rằng đường đi của ánh sáng sao đã bị khối lượng của Mặt Trời bẻ cong.

Kết quả của thí nghiệm này đã làm giới khoa học cũng như toàn bộ công chúng ngỡ ngàng. Nó đã chứng minh được thuyết tương đối của Einstein, biến thiên tài lỗi lạc này thành người nổi tiếng chỉ sau một đêm, đưa khái niệm về thuyết tương đối vào trong chương trình học.

Những phép toán đều chỉ ra rằng những vật thể có kích cỡ cực lớn sẽ kéo cong không thời gian, nhưng chẳng có lý do gì để ta cho rằng sự thật này không áp dụng được lên những thứ có kích cỡ lớn hơn.

Ngài Arthur Eddington.
Ngài Arthur Eddington.

"Thuyết tương đối dự đoán rằng những vật thể khổng lồ làm biến dạng không thời gian", nhà thiên văn học Thomas Collett từ Đại học Portsmouth nói. "Điều này có nghĩa rằng khi ánh sáng đi qua một thiên hà, đường đi của ánh sáng sẽ bị ảnh hưởng".

Trong lịch sử, chưa có ai đo đạc được hiện tượng này để có thể đưa ra một con số chính xác về độ cong của ánh sáng khi di chuyển qua một thiên hà. Để làm được điều này, đội ngũ nghiên cứu sử dụng thiên hà ESO325-G004 chỉ cách ta có 500 triệu năm ánh sáng. Tính theo quãng đường của Vũ trụ, thì thiên hà này cũng có thể gọi là "nằm gần nhà mình".

Tên gọi "thân thương" của thiên hà trên chỉ là E325 thôi, và theo tính toán, các nhà khoa học tính ra được E325 đã che khuất một thiên hà khác, khiến cho ánh sáng từ thiên hà bị che khuất kia phải đi vòng theo phần không thời gian bị bẻ cong, tạo nên bởi E325.

Sau đó, các nhà thiên văn học đo đạc tốc độ của các ngôi sao trong E325 để có thể ước tính được khối lượng của cả thiên hạ, dựa trên mối quan hệ giữa lực hấp dẫn và quán tính các ngôi sao.

"Sau đó chúng tôi so sánh khối lượng này với những hình ảnh bị bóp méo bởi không thời gian, có được nhờ kính viễn vọng Hubble", nhà thiên văn học Collett nói.

Kính viễn vọng Hubble.
Kính viễn vọng Hubble.

Kính Thiên văn Rất Lớn.
Kính Thiên văn Rất Lớn.

Kết quả cho thấy đúng như những gì thuyết tương đối đề ra, con số nằm trong khoảng 9% - ánh sáng đã bị bẻ khoảng 9% do cả một thiên hà đã bẻ cong không thời gian. Kết quả này cũng nằm trong dự đoán của các nhà khoa học.

"Đây là bài thử thuyết tương đối ngoài hệ Mặt Trời chính xác nhất tới thời điểm hiện tại, mà mới chỉ với một thiên hà thôi đó", ông Collett khẳng định.

Kết quả này sẽ cho phép các nhà thiên văn học tự tin hơn khi thu thập những thông tin khác về ánh sáng bị bóp méo trong không gian. Tất cả những gì thu được đều nằm trong khoảng chính xác mà họ đã giả định trước đó.

Và lại một lần nữa, họ chứng minh Einstein đã đúng. Dường như sở thích của cả giới khoa học là chứng minh những gì thiên tài Albert Einstein nói là đúng, bên cạnh sở thích chứng minh những gì thiên tài này nói là sai.

Nhưng vẫn chưa thể đặt dấu chấm hết, rằng ta đã hiểu được toàn bộ thuyết tương đối đâu. Vẫn còn nhiều khía cạnh để mà khám phá, ta đợi xem tương lai sẽ chứa đựng những điều gì.

Nghiên cứu này đã được đăng tải trên tạp chí Science.

Cập nhật: 23/06/2018 Theo Trí Thức Trẻ
  • 2.638

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook