Phương pháp vật lý quang học mới đo sự giãn nở của vũ trụ

(VLO) Chuẩn tinh là những thiên thể cực xa, có thể phóng ra một lượng lớn ánh sáng và  các nhà vật lý thiên văn sử dụng chúng để thăm dò các lý thuyết vũ trụ. Trong một  số trường hợp, họ sử dụng chúng để ước tính tốc độ vũ trụ giãn nở, được gọi là hằng số Hubble. 

Hiện, một nhóm các nhà nghiên cứu ĐH Michigan và Viện Thiên văn của ĐH  Hawaii đang đề xuất một phương pháp mới sử dụng chúng để đo sự giãn nở của vũ  trụ một cách trực tiếp.

Phương pháp dùng các đốm sáng tương quan về cường độ để đo sự khác biệt giữa dịch chuyển đỏ- trong đó ánh sáng giãn ra khi nó truyền qua  một vũ trụ đang giãn nở, khiến bước sóng của nó dài ra- trong 2 đường đi của ánh  sáng từ cùng một chuẩn tinh. Phương pháp của nhóm nghiên cứu vừa được công bố trên Tạp chí Physical Review A. 

Khi một cụm thiên hà khổng lồ nằm giữa trái đất và một chuẩn tinh nhất định, ánh  sáng từ cùng một chuẩn tinh có thể truyền trực tiếp đến chúng ta hoặc bẻ cong xung  quanh cụm thiên hà do tác dụng của lực hấp dẫn của cụm thiên hà.

Ánh sáng uốn  cong xung quanh các cụm có thể đến 100 năm sau khi ánh sáng truyền đến trái đất  theo đường thẳng. Điều này có thể khiến một chuẩn tinh trở thành cái được gọi là  thấu kính mạnh: Đối với mắt chúng ta, thứ trông giống như 4 chuẩn tinh thực sự chỉ là 1 chuẩn tinh, ánh sáng của nó bị khúc xạ bởi lực hấp dẫn của cụm thiên hà tiền  cảnh. 

Về mặt lý thuyết, các nhà vật lý có thể đo độ lệch đỏ của ánh sáng truyền theo đường  cong tới trái đất từ một chuẩn tinh và so sánh nó với độ lệch đỏ của ánh sáng truyền  đến Trái đất theo một đường khác.

Tuy nhiên, dù độ trễ thời gian đã được xác định  đối với một lượng nhỏ chuẩn tinh bằng cách đo sự biến thiên theo thời gian trong  màu sắc của chúng, việc đo trực tiếp độ lệch đỏ nhỏ giữa 2 đường dẫn, tương ứng  với sự giãn nở nhỏ của vũ trụ trong một thập kỷ hoặc lâu hơn, đến nay vẫn chưa thể thực hiện được. 

“Dịch chuyển đỏ của những hình ảnh khác nhau bị trì hoãn, và trong khoảng thời  gian trễ đó, vũ trụ đã mở rộng. Việc đo lường điều này không thể thực hiện được  bằng máy quang phổ thông thường, nơi đo bước sóng của ánh sáng rất chính xác cho  2 vạch gần nhau.

Lý do không thể thực hiện được là do nguồn sáng chứa tất cả các  loại nguyên tử đang chuyển động ngẫu nhiên và phát ra bức xạ làm dịch chuyển  Doppler”, nhà vật lý Gregory Tarlé cho biết. 

“Dự án xuất phát từ một ý tưởng đo sự giãn nở của vũ trụ một cách trực tiếp. Vấn  đề là chúng ta không có máy quang phổ nào có thể đo được sự dịch chuyển đỏ nhỏ của vũ trụ xảy ra trong 100 năm.

Phép đo như vậy sẽ trực tiếp cho chúng ta biết vũ  trụ mở rộng bao nhiêu trong 10 năm, cuối cùng xác định hằng số Hubble- chén thánh  vũ trụ học hiện nay”, nhà lý thuyết vũ trụ học Istvan Szapudi nói. 

HẢI HUỲNH (nguồn: the Journal Physical Review A)