Tin tức Vũ trụ TV

Các nhà khoa học tiếp tục tinh chỉnh vũ trụ đang giãn nở nhanh như thế nào

Ngày:
Th11 11, 2019
Tóm lược:

Các nhà khoa học đã nghĩ ra một phép đo mới của Hubble Constant.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Phân tích của nhóm nghiên cứu mở đường cho các phép đo tốt hơn trong tương lai bằng cách sử dụng kính viễn vọng từ Mảng kính thiên văn Cherenkov.
Tín dụng hình ảnh: Hình ảnh lịch sự của Daniel López / IAC
Phân tích của nhóm nghiên cứu mở đường cho các phép đo tốt hơn trong tương lai bằng cách sử dụng kính viễn vọng từ Mảng kính thiên văn Cherenkov.
Tín dụng hình ảnh: Hình ảnh của Daniel López / IAC

Với các công nghệ và kỹ thuật tiên tiến, một nhóm các nhà vật lý thiên văn của Đại học Clemson đã bổ sung một cách tiếp cận mới để định lượng một trong những định luật cơ bản nhất của vũ trụ.

Trong một bài báo xuất bản vào thứ Sáu, ngày 8 tháng 11 trên Tạp chí Vật lý thiên văn , các nhà khoa học Clemson Marco Ajello, Abhishek Desai, Lea Marcotulli và Dieter Hartmann đã hợp tác với sáu nhà khoa học khác trên thế giới để đưa ra một phép đo mới của Hubble Constant, đơn vị của biện pháp được sử dụng để mô tả tốc độ giãn nở của vũ trụ.

Vũ trụ học là về sự hiểu biết về sự tiến hóa của vũ trụ của chúng ta – nó đã phát triển như thế nào trong quá khứ, những gì nó đang làm và những gì sẽ xảy ra trong tương lai. Kiến thức của chúng ta dựa trên một số thông số – bao gồm Hằng số Hubble – mà chúng ta cố gắng đo chính xác nhất có thể. Trong bài báo này, nhóm của Ajello đã phân tích dữ liệu thu được từ cả hai kính thiên văn trên mặt đất và trên mặt đất để tìm ra một trong những các phép đo mới nhất về việc vũ trụ đang giãn nở nhanh như thế nào.

Khái niệm vũ trụ giãn nở đã được nhà thiên văn học người Mỹ Edwin Hubble (1889-1953) đưa ra và ông cũng là người đặt tên cho Kính viễn vọng Không gian Hubble phát triển. Đầu thế kỷ 20, Hubble trở thành một trong những nhà thiên văn học đầu tiên suy luận rằng vũ trụ bao gồm nhiều thiên hà. Nghiên cứu tiếp theo của ông đã dẫn đến khám phá nổi tiếng nhất của ông: các thiên hà đang di chuyển ra xa nhau với tốc độ tương xứng với khoảng cách của chúng.

Hubble ban đầu ước tính tốc độ mở rộng là 500 km mỗi giây trên mỗi megapixel với một megapixel tương đương với khoảng 3,26 triệu năm ánh sáng. Hubble kết luận rằng một thiên hà cách xa thiên hà của chúng ta hai megapixel đang rút nhanh gấp đôi so với một thiên hà chỉ cách một megapixel. Ước tính này được gọi là Hằng số Hubble lần đầu tiên chứng minh rằng vũ trụ đang giãn nở. Các nhà thiên văn học đã tính toán lại nó với kết quả hỗn hợp kể từ đó.

Với sự trợ giúp của các công nghệ tăng vọt, các nhà thiên văn học đã đưa ra các phép đo khác biệt đáng kể so với tính toán ban đầu của Hubble làm chậm tốc độ mở rộng xuống từ 50 đến 100 km mỗi giây trên mỗi megapixel. Và trong thập kỷ qua, các thiết bị cực kỳ tinh vi như vệ tinh Planck đã tăng độ chính xác của các phép đo ban đầu của Hubble theo cách tương đối ấn tượng.

Trong một bài báo có tiêu đề “Một phép đo mới về nội dung liên tục và vật chất của vũ trụ bằng cách sử dụng suy giảm tia sáng nền Gamma mở rộng”, nhóm hợp tác đã so sánh dữ liệu suy giảm tia gamma mới nhất từ ​​Kính viễn vọng không gian tia gamma Fermi và hình ảnh khí quyển Kính thiên văn Cherenkov để đưa ra ước tính của họ từ các mô hình ánh sáng nền ngoài vũ trụ. Chiến lược mới lạ này đã dẫn đến một phép đo khoảng 67,5 km mỗi giây mỗi megapixel.

Tia gamma là dạng năng lượng mạnh nhất của ánh sáng. Ánh sáng nền ngoài vũ trụ (EBL) là sương mù vũ trụ bao gồm tất cả các tia cực tím, ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại phát ra từ các ngôi sao hoặc từ bụi trong vùng lân cận. Khi các tia gamma và EBL tương tác, chúng để lại một dấu ấn có thể quan sát được – sự mất dần dòng chảy – mà các nhà khoa học có thể phân tích trong việc đưa ra giả thuyết của họ.

Cộng đồng thiên văn đang đầu tư một lượng tiền và tài nguyên rất lớn để thực hiện vũ trụ học chính xác với tất cả các thông số khác nhau bao gồm cả Hubble Constant. Sự hiểu biết của chúng ta về các hằng số cơ bản này đã định nghĩa vũ trụ như chúng ta biết bây giờ. Khi sự hiểu biết về luật của chúng ta trở nên chính xác hơn, định nghĩa của chúng ta về vũ trụ cũng trở nên chính xác hơn, dẫn đến những hiểu biết và khám phá mới.

Một điểm tương đồng phổ biến của sự giãn nở của vũ trụ là một quả bóng được điểm xuyết bằng các đốm với mỗi điểm tượng trưng cho một thiên hà. Khi bong bóng được thổi lên, các đốm lan rộng ra xa hơn.

Một số giả thuyết cho rằng khinh khí cầu sẽ mở rộng đến một thời điểm cụ thể và sau đó sụp đổ lại. Nhưng niềm tin phổ biến nhất là vũ trụ sẽ tiếp tục mở rộng cho đến khi mọi thứ cách xa nhau sẽ không còn ánh sáng nào có thể quan sát được nữa. Lúc này, vũ trụ sẽ phải chịu một cái chết lạnh lẽo. Nhưng điều này không có gì đáng lo ngại. Nếu điều này xảy ra, nó sẽ là hàng nghìn tỷ năm kể từ bây giờ. 

Nhưng nếu sự tương tự bóng bay là chính xác, chính xác thì nó đang thổi bay quả bóng bay là gì?

Vật chất – các ngôi sao, các hành tinh, thậm chí cả chúng ta – chỉ là một phần nhỏ trong thành phần tổng thể của vũ trụ. Phần lớn vũ trụ được tạo thành từ năng lượng tối và vật chất tối. Và các nhà khoa học tin rằng đó là năng lượng tối đang ‘thổi bay quả bóng bay’. Năng lượng tối đang đẩy mọi thứ ra xa nhau. Trọng lực, thu hút các vật thể về phía nhau là lực mạnh hơn ở cấp địa phương, đó là lý do tại sao một số thiên hà tiếp tục va chạm. Nhưng ở khoảng cách vũ trụ, năng lượng tối là lực chi phối. 

Các tác giả đóng góp khác là tác giả chính của tác giả Alberto Sebastuez của Đại học Complutense Madrid; Radek Wojtak của Đại học Copenhagen; Justin Finke thuộc Phòng thí nghiệm nghiên cứu hải quân ở Washington, DC; Kari Helgason của Đại học Iceland; Francisco Prada của Việnuto Astrofisica de Andalucia; và Vaidehi Paliya, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong nhóm của Ajello tại Clemson hiện đang làm việc tại Deutscheches Elektronen-Synchrotron ở Zeuthen, Đức.

Điều đáng chú ý là các nhà khoa học đang sử dụng tia gamma để nghiên cứu vũ trụ học. Kỹ thuật của họ cho phép họ sử dụng một chiến lược độc lập – một phương pháp mới độc lập với các phương pháp hiện có – để đo lường các tính chất quan trọng của vũ trụ. Kết quả của nhóm nghiên cứu cho thấy sự trưởng thành đạt được trong thập kỷ qua bởi lĩnh vực vật lý thiên văn năng lượng cao tương đối gần đây. Phân tích mà họ đã phát triển mở đường cho các phép đo tốt hơn trong tương lai bằng cách sử dụng Kính thiên văn Cherenkov vẫn đang được phát triển và sẽ là mảng tham vọng nhất của kính viễn vọng năng lượng cao trên mặt đất từ ​​trước đến nay. 

Nhiều kỹ thuật tương tự được sử dụng trong bài báo hiện tại tương quan với công việc trước đây được thực hiện bởi Ajello và các đối tác của ông. Trong một dự án trước đó, xuất hiện trên tạp chí Science , Ajello và nhóm của ông đã có thể đo được tất cả ánh sáng sao từng phát ra trong lịch sử vũ trụ.

Những gì chúng ta biết là các photon tia gamma từ các nguồn ngoài vũ trụ di chuyển trong vũ trụ tới Trái đất, nơi chúng có thể được hấp thụ bằng cách tương tác với các photon từ ánh sáng sao. Tốc độ tương tác phụ thuộc vào độ dài mà chúng di chuyển trong vũ trụ. Và độ dài mà chúng di chuyển phụ thuộc vào sự giãn nở. Nếu độ giãn nở thấp, chúng di chuyển một khoảng cách nhỏ. Nếu độ giãn nở lớn, chúng di chuyển một khoảng cách rất lớn Vì vậy, mức độ hấp thụ mà chúng tôi đo được phụ thuộc rất nhiều vào giá trị của Hằng số Hubble. Những gì các nhà thiên văn học đã làm là xoay vòng này và sử dụng nó để hạn chế tốc độ giãn nở của vũ trụ. 

 

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Clemson . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. A. Domínguez, R. Wojtak, J. Finke, M. Ajello, K. Helgason, F. Prada, A. Desai, V. Paliya, L. Marcotulli, DH Hartmann. Một phép đo mới về nội dung không đổi và vật chất của vũ trụ Hubble bằng cách sử dụng suy giảm ánh sáng nền tia cực tím . Tạp chí Vật lý thiên văn , 2019; 885 (2): 137 DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ab4a0e

Bài viết liên quan

Bài viết mới