Kính thiên văn James Webb đã làm thay đổi vũ trụ học?

490

Nhân kỷ niệm hai năm ra mắt Kính thiên văn James Webb (JWST), các nhà khoa học nhận thấy, nó đã đem đến những quan sát mới chính xác đến kinh ngạc, có nguy cơ lật đổ mô hình tiêu chuẩn của vũ trụ học.

Tranh cãi về thành phần của vũ trụ

Gần một thế kỷ trước, nhà thiên văn học Edwin Hubble đã phát hiện ra sự tăng tốc nhanh chóng của tất cả các thiên hà cách xa nhau. Nhưng trong thập kỷ qua, cơ sở vật lý mới cần sửa đổi hoặc thậm chí thay thế lý thuyết 40 năm tuổi đang là chủ đề tranh luận gay gắt.

Adam Riess, giáo sư thiên văn học tại Đại học Johns Hopkins, Mỹ, người đứng đầu nhóm thực hiện các phép đo JWST mới, cho biết: “Có một sự bất đồng khiến chúng tôi phải tự hỏi liệu chúng tôi có thực sự hiểu được thành phần của vũ trụ và tính chất vật lý của vũ trụ hay không”.

Kính thiên văn James Webb.

Reiss, Saul Perlmutter và Brian P. Schmidt đã đoạt giải Nobel vật lý năm 2011 nhờ khám phá năm 1998 về năng lượng tối, lực bí ẩn đằng sau sự giãn nở ngày càng tăng của vũ trụ.

Các nhà vũ trụ học đồng ý rằng, vũ trụ bắt đầu bằng một tiếng nổ. Sau đó, ngay lập tức, vũ trụ trẻ được hình thành: một hỗn hợp plasma đang giãn nở, sôi sục gồm các hạt vật chất và phản vật chất xuất hiện, chỉ để hủy diệt lẫn nhau khi tiếp xúc.

Khi vũ trụ phồng lên như một quả bóng bay, câu chuyện tiêu chuẩn diễn ra, vật chất thông thường (tương tác với ánh sáng) đông tụ lại xung quanh các khối vật chất tối vô hình để tạo ra các thiên hà đầu tiên, được kết nối với nhau bằng một mạng lưới vũ trụ rộng lớn.

Ban đầu, khi các thành phần của vũ trụ lan rộng ra, mật độ năng lượng và do đó tốc độ giãn nở của nó giảm đi, nhưng sau đó, khoảng 5 tỷ năm trước, các thiên hà lại bắt đầu rút đi một lần nữa với tốc độ ngày càng nhanh hơn.

Nhiều dự đoán của mô hình đã được chứng minh là có độ chính xác cao, nhưng đây mới là lúc vấn đề bắt đầu: các nhà thiên văn học vẫn không biết vật chất tối hay năng lượng tối là gì.

Ofer Lahav, giáo sư thiên văn học tại Đại học College London, người tham gia khảo sát thiên hà về bóng tối, cho biết: “Hầu hết mọi người đều đồng ý rằng, thành phần hiện tại của vũ trụ bao gồm 5% vật chất nguyên tử thông thường; 25% vật chất tối, lạnh và 70% năng lượng tối. Sự thật là chúng ta không hiểu được hai điều cuối cùng trong số này."

Vũ trụ học đang gặp khủng hoảng?

David Gross, cựu giám đốc KITP và người đoạt giải Nobel, cho biết tại hội nghị thiên văn học: “Vũ trụ học đang gặp khủng hoảng”.

Một nghiên cứu của Keeley, được công bố ngày 15/9 trên tạp chí Physical Review Letters, lại phát hiện ra rằng, nếu các mô hình vũ trụ học cần sửa chữa ở bất kỳ đâu, rất có thể là ở vũ trụ rất sơ khai.

Keeley cho biết, có thể bổ sung thêm một số năng lượng tối trước khi xuất hiện nền vi sóng vũ trụ, mang lại thêm sức mạnh cho sự giãn nở của vũ trụ mà không nhất thiết phải làm cho nó thoát khỏi mô hình chuẩn.

Tuy nhiên, một khi các nhà thiên văn học đặt mặt trời vào trung tâm của hệ mặt trời trong các mô hình mới hơn, các ngoại luân cuối cùng đã trở nên không còn phù hợp nữa.

Lahav nói: "Nếu chúng ta muốn triết học, có lẽ đó là những gì đang diễn ra. Nhưng có lẽ cũng có vật chất tối và năng lượng tối và nó vẫn chưa được khám phá".

Các nhà vũ trụ học đang tìm kiếm câu trả lời ở một số nơi. Các thí nghiệm sắp tới, chẳng hạn như dự án CMB-S4 ở Nam Cực và Đài quan sát Simons ở Chile, đang tìm kiếm manh mối trong các phép đo siêu chính xác về bức xạ của vũ trụ sơ khai. Những người khác sẽ xem xét các bản đồ vật chất tối do kính viễn vọng không gian Euclid của ESA tạo ra hoặc khảo sát năng lượng tối trong tương lai do Thiết bị quang phổ năng lượng tối thực hiện.

Cho đến nay, một số nhà thiên văn học mới chỉ quan sát các ngôi sao trong một thiên hà nhưng đã nhận thấy sự khác biệt so với các phép đo của kính thiên văn Hubble.

Cập nhật: 26/12/2023 Tiền Phong