Trái đất quay, Mặt trời quay, Ngân Hà quay... và toàn bộ Vũ trụ cũng vậy, theo một nghiên cứu mới được các nhà nghiên cứu Hungary công bố. Một lời giải thích, nếu được xác nhận, có thể giúp các chuyên gia giải quyết một điểm bế tắc lớn trong vật lý thiên văn hiện đại.
Chúng ta đã biết trong gần một thế kỷ rằng vũ trụ của chúng ta đang mở rộng theo thời gian. Do đó, các chuyên gia đang cố gắng tính toán tốc độ giãn nở này - và đây chính là lúc vấn đề bắt đầu: hóa ra các phương pháp đo lường khác nhau không thể thống nhất về giá trị này.
Một mặt, một số quan sát dựa trên vị trí tương đối của các sao Cepheid, những ngôi sao cực kỳ sáng đóng vai trò là ngọn hải đăng giúp các nhà thiên văn học tính toán khoảng cách giữa hai vùng của vũ trụ. Bằng cách thực hiện những phép đo này thường xuyên, chúng ta có thể xác định được tốc độ giãn nở của vũ trụ. Dựa trên công trình của nhà vật lý Edwin Hubble lừng danh và các đồng nghiệp của ông vào năm 1929, các nhà vật lý hiện đại hiện nay tin rằng thế giới của chúng ta đang mở rộng với tốc độ khoảng 73 kilômét mỗi giây trên megaparsec — một con số được gọi là hằng số Hubble-Lemaître.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà vật lý thiên văn đã đưa ra các phương pháp khác để tính hằng số nổi tiếng này. Ví dụ, nhiệm vụ Planck của ESA dựa trên việc quan sát tàn dư điện từ của Vụ nổ lớn. Trong điều kiện lý tưởng, cả hai cách tiếp cận đều dẫn đến cùng một kết quả… nhưng trên thực tế thì không phải vậy. Thứ hai tạo ra những con số khác biệt đáng kể, cụ thể là khoảng 67 km/s/mpc. Cuối cùng, chúng ta có một sự bất nhất lớn mà chúng ta gọi là Sức căng Hubble. Và cho đến nay, vẫn chưa có ai chứng minh được nguồn gốc của nó một cách chặt chẽ.
JWST và Hubble đều đồng ý về sự giãn nở của Vũ trụ… nhưng bí ẩn ngày càng sâu sắc
Mặt khác, khả năng khác thú vị hơn nhiều: sức căng Hubble cũng có thể là do một hiện tượng vật lý chưa được xác định trước đây, có khả năng định nghĩa lại mọi thứ chúng ta biết về lịch sử và động lực của Vũ trụ. Và chính xác là trong phạm trù này mà đề xuất của các tác giả nghiên cứu mới này nằm trong đó.
Bằng cách khám phá những hướng khác nhau về nguồn gốc của sự căng thẳng, các nhà nghiên cứu này đã quyết định sửa đổi một thông số rất quan trọng. Thay vì làm việc với một vũ trụ tương đối đồng nhất, như phần lớn các mô hình hiện tại đang làm, họ cho rằng vũ trụ thực sự tự quay quanh chính nó. Và khi họ áp dụng các phương pháp được trích dẫn ở trên để đo tốc độ giãn nở của vũ trụ ảo này, họ đã rất ngạc nhiên khi thấy rằng sự thay đổi này giúp có thể dung hòa hai cách tiếp cận. Nói cách khác, họ đã chứng minh bằng toán học rằng sức căng Hubble có thể biến mất trong một vũ trụ quay.
"Chúng tôi ngạc nhiên khi thấy mô hình quay của mình giải quyết được nghịch lý này mà không mâu thuẫn với các phép đo thiên văn hiện tại. Tốt hơn nữa, nó tương thích với các mô hình khác giả định sự quay", István Szapudi, tác giả chính của nghiên cứu, giải thích trong một thông cáo báo chí.
Hơn nữa, họ có xu hướng dựa vào sự tồn tại của các vòng không gian-thời gian khép kín (hay nói một cách chặt chẽ hơn là các đường cong nhân quả khép kín). Đây chắc chắn là một khái niệm hấp dẫn, nhưng nó sẽ phá vỡ phần lớn nền tảng của vật lý như chúng ta hiểu ngày nay, chẳng hạn như nguyên lý nhân quả cực kỳ quan trọng.
Bằng cách chỉ ra rằng lý thuyết về vũ trụ quay có thể tương thích với các quan sát về thế giới thực và không buộc chúng ta phải tái cấu trúc toàn bộ vật lý hiện đại, các tác giả của nghiên cứu đã mở ra một con đường nghiên cứu đầy hứa hẹn và thú vị. Ý tưởng này sẽ làm nảy sinh một loạt các câu hỏi phụ, mỗi câu hỏi lại hấp dẫn hơn câu hỏi trước, bắt đầu từ nguồn gốc của lực cực lớn cần thiết để khiến mọi vật chất hiện hữu quay.
Theo nhóm nghiên cứu, bước đầu tiên sẽ là tạo ra một mô phỏng máy tính quy mô cực lớn về một vũ trụ quay bằng siêu máy tính. Điều này ít nhất sẽ cho phép chúng ta xác minh xem mô hình toán học này, về cơ bản vẫn là một sự đơn giản hóa, có đúng ở cấp độ hời hợt nhất hay không trước khi đi sâu hơn nữa vào cốt lõi của vấn đề.
Trong mọi trường hợp, quá trình xác minh hứa hẹn sẽ hấp dẫn như chính giả thuyết và sẽ rất thú vị khi theo dõi kết quả của nghiên cứu này.
Văn bản của nghiên cứu có sẵn tại đây.
Chúng ta đã biết trong gần một thế kỷ rằng vũ trụ của chúng ta đang mở rộng theo thời gian. Do đó, các chuyên gia đang cố gắng tính toán tốc độ giãn nở này - và đây chính là lúc vấn đề bắt đầu: hóa ra các phương pháp đo lường khác nhau không thể thống nhất về giá trị này.
Một mặt, một số quan sát dựa trên vị trí tương đối của các sao Cepheid, những ngôi sao cực kỳ sáng đóng vai trò là ngọn hải đăng giúp các nhà thiên văn học tính toán khoảng cách giữa hai vùng của vũ trụ. Bằng cách thực hiện những phép đo này thường xuyên, chúng ta có thể xác định được tốc độ giãn nở của vũ trụ. Dựa trên công trình của nhà vật lý Edwin Hubble lừng danh và các đồng nghiệp của ông vào năm 1929, các nhà vật lý hiện đại hiện nay tin rằng thế giới của chúng ta đang mở rộng với tốc độ khoảng 73 kilômét mỗi giây trên megaparsec — một con số được gọi là hằng số Hubble-Lemaître.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà vật lý thiên văn đã đưa ra các phương pháp khác để tính hằng số nổi tiếng này. Ví dụ, nhiệm vụ Planck của ESA dựa trên việc quan sát tàn dư điện từ của Vụ nổ lớn. Trong điều kiện lý tưởng, cả hai cách tiếp cận đều dẫn đến cùng một kết quả… nhưng trên thực tế thì không phải vậy. Thứ hai tạo ra những con số khác biệt đáng kể, cụ thể là khoảng 67 km/s/mpc. Cuối cùng, chúng ta có một sự bất nhất lớn mà chúng ta gọi là Sức căng Hubble. Và cho đến nay, vẫn chưa có ai chứng minh được nguồn gốc của nó một cách chặt chẽ.
JWST và Hubble đều đồng ý về sự giãn nở của Vũ trụ… nhưng bí ẩn ngày càng sâu sắc
Điều gì sẽ xảy ra nếu Vũ trụ quay quanh trục của nó?
Các giả thuyết về cơ bản được chia thành hai loại riêng biệt. Nó có thể chỉ là một lỗi hệ thống, trong phép đo hoặc trong chính phương pháp luận. Chắc chắn không phải là một kết luận đặc biệt ngoạn mục, nhưng vẫn quan trọng, vì nó sẽ củng cố đáng kể các mô hình vũ trụ học hiện đại.Mặt khác, khả năng khác thú vị hơn nhiều: sức căng Hubble cũng có thể là do một hiện tượng vật lý chưa được xác định trước đây, có khả năng định nghĩa lại mọi thứ chúng ta biết về lịch sử và động lực của Vũ trụ. Và chính xác là trong phạm trù này mà đề xuất của các tác giả nghiên cứu mới này nằm trong đó.
Bằng cách khám phá những hướng khác nhau về nguồn gốc của sự căng thẳng, các nhà nghiên cứu này đã quyết định sửa đổi một thông số rất quan trọng. Thay vì làm việc với một vũ trụ tương đối đồng nhất, như phần lớn các mô hình hiện tại đang làm, họ cho rằng vũ trụ thực sự tự quay quanh chính nó. Và khi họ áp dụng các phương pháp được trích dẫn ở trên để đo tốc độ giãn nở của vũ trụ ảo này, họ đã rất ngạc nhiên khi thấy rằng sự thay đổi này giúp có thể dung hòa hai cách tiếp cận. Nói cách khác, họ đã chứng minh bằng toán học rằng sức căng Hubble có thể biến mất trong một vũ trụ quay.
"Chúng tôi ngạc nhiên khi thấy mô hình quay của mình giải quyết được nghịch lý này mà không mâu thuẫn với các phép đo thiên văn hiện tại. Tốt hơn nữa, nó tương thích với các mô hình khác giả định sự quay", István Szapudi, tác giả chính của nghiên cứu, giải thích trong một thông cáo báo chí.
Một khái niệm không vô lý như mong đợi
Điểm cuối cùng này đặc biệt quan trọng. Thật vậy, đây không phải là lần đầu tiên ý tưởng về một Vũ trụ quay xuất hiện. Nhưng những giả thuyết kiểu này thường nhanh chóng bị bác bỏ vì hai lý do. Đầu tiên, chúng thường có vẻ không tương thích với các quan sát về bức xạ nền vi sóng vũ trụ—một bức xạ điện từ được cho là di tích của Vụ nổ lớn.Hơn nữa, họ có xu hướng dựa vào sự tồn tại của các vòng không gian-thời gian khép kín (hay nói một cách chặt chẽ hơn là các đường cong nhân quả khép kín). Đây chắc chắn là một khái niệm hấp dẫn, nhưng nó sẽ phá vỡ phần lớn nền tảng của vật lý như chúng ta hiểu ngày nay, chẳng hạn như nguyên lý nhân quả cực kỳ quan trọng.
Bằng cách chỉ ra rằng lý thuyết về vũ trụ quay có thể tương thích với các quan sát về thế giới thực và không buộc chúng ta phải tái cấu trúc toàn bộ vật lý hiện đại, các tác giả của nghiên cứu đã mở ra một con đường nghiên cứu đầy hứa hẹn và thú vị. Ý tưởng này sẽ làm nảy sinh một loạt các câu hỏi phụ, mỗi câu hỏi lại hấp dẫn hơn câu hỏi trước, bắt đầu từ nguồn gốc của lực cực lớn cần thiết để khiến mọi vật chất hiện hữu quay.
Một hướng đi đầy hứa hẹn cần được khám phá
Nhưng như thường lệ trong khoa học, sẽ rất thiếu tế nhị nếu tính toán cái giá phải trả trước khi giết con gấu. Trước khi đi sâu hơn, trước tiên chúng ta phải xác thực chặt chẽ mô hình này, đây không phải là nhiệm vụ dễ dàng.Theo nhóm nghiên cứu, bước đầu tiên sẽ là tạo ra một mô phỏng máy tính quy mô cực lớn về một vũ trụ quay bằng siêu máy tính. Điều này ít nhất sẽ cho phép chúng ta xác minh xem mô hình toán học này, về cơ bản vẫn là một sự đơn giản hóa, có đúng ở cấp độ hời hợt nhất hay không trước khi đi sâu hơn nữa vào cốt lõi của vấn đề.
Trong mọi trường hợp, quá trình xác minh hứa hẹn sẽ hấp dẫn như chính giả thuyết và sẽ rất thú vị khi theo dõi kết quả của nghiên cứu này.
Văn bản của nghiên cứu có sẵn tại đây.