Tin tức Vũ trụ TV

Nhóm vật lý thiên văn tìm ra con đường mới cho mô hình vũ trụ chính xác hơn

Ngày:
Th10 19, 2020
Tóm lược:

Các nhà khoa học lần đầu tiên chứng minh việc sử dụng một phương pháp được gọi là tự hiệu chuẩn để loại bỏ tạp chất từ ​​các tín hiệu thấu kính hấp dẫn. Kết quả sẽ dẫn đến các mô hình vũ trụ chính xác hơn.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Abell 370 là một cụm thiên hà cách Trái đất khoảng 4 tỷ năm ánh sáng, trong đó các nhà thiên văn quan sát hiện tượng thấu kính hấp dẫn, sự cong vênh của không-thời gian bởi trường hấp dẫn của cụm làm biến dạng ánh sáng từ các thiên hà nằm xa phía sau nó. Điều này biểu hiện dưới dạng các vòng cung và vệt trong hình, là hình ảnh kéo dài của các thiên hà nền. (NASA / Viện Khoa học quản lý Kính viễn vọng Không gian)
Abell 370 là một cụm thiên hà cách Trái đất khoảng 4 tỷ năm ánh sáng, trong đó các nhà thiên văn quan sát hiện tượng thấu kính hấp dẫn, sự cong vênh của không-thời gian bởi trường hấp dẫn của cụm làm biến dạng ánh sáng từ các thiên hà nằm xa phía sau nó. Điều này biểu hiện dưới dạng các vòng cung và vệt trong hình, là hình ảnh kéo dài của các thiên hà nền. (NASA / Viện Khoa học quản lý Kính viễn vọng Không gian)

Ánh sáng từ các thiên hà xa xôi tiết lộ thông tin quan trọng về bản chất của vũ trụ và cho phép các nhà khoa học phát triển các mô hình chính xác cao về lịch sử, sự tiến hóa và cấu trúc của vũ trụ.

Tuy nhiên, lực hấp dẫn liên quan đến các túi vật chất tối khổng lồ nằm giữa Trái đất và các thiên hà này, tác động xấu đến các tín hiệu ánh sáng thiên hà đó. Lực hấp dẫn làm biến dạng ánh sáng của các thiên hà – một quá trình được gọi là thấu kính hấp dẫn – và cũng hơi căn chỉnh về mặt vật lý các thiên hà, dẫn đến các tín hiệu ánh sáng thấu kính hấp dẫn bổ sung làm ô nhiễm dữ liệu thực.

Trong một nghiên cứu được công bố lần đầu tiên vào ngày 5 tháng 8 trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters , các nhà khoa học của Đại học Texas tại Dallas đã chứng minh việc sử dụng phương pháp đầu tiên được gọi là tự hiệu chuẩn để loại bỏ nhiễm bẩn từ các tín hiệu thấu kính hấp dẫn. Tiến sĩ Mustapha Ishak-Boushaki, giáo sư vật lý tại Trường Khoa học Tự nhiên và Toán học, đồng thời là tác giả của nghiên cứu cho biết, kết quả sẽ dẫn đến các mô hình vũ trụ chính xác hơn.

Ishak-Boushaki chia sẻ: “Phương pháp tự hiệu chuẩn là thứ mà những người khác đã đề xuất cách đây khoảng 10 năm; nhiều người nghĩ rằng nó chỉ là một phương pháp lý thuyết và tránh xa nó”. “Nhưng tôi đã trực giác cảm nhận được lời hứa. Sau tám năm kiên trì nghiên cứu, phương pháp này đã trưởng thành và sau đó là hai năm cuối cùng áp dụng nó vào dữ liệu, nó mang lại những hậu quả quan trọng cho các nghiên cứu vũ trụ.”

Ống kính trên vũ trụ

Thấu kính hấp dẫn là một trong những phương pháp hứa hẹn nhất trong vũ trụ học để cung cấp thông tin về các tham số làm nền tảng cho mô hình hiện tại của vũ trụ.

Nó có thể giúp chúng ta lập bản đồ phân bố của vật chất tối và khám phá thông tin về cấu trúc của vũ trụ. Nhưng việc đo lường các thông số vũ trụ như vậy có thể bị sai lệch tới 30% nếu chúng ta không trích xuất sự nhiễm bẩn trong tín hiệu thấu kính hấp dẫn.

Do cách hình thành các thiên hà xa xôi và môi trường mà chúng hình thành, chúng hơi thẳng hàng về mặt vật lý với vật chất tối gần chúng. Sự liên kết nội tại này tạo ra các tín hiệu thấu kính giả bổ sung, hoặc độ lệch, làm ô nhiễm dữ liệu từ các thiên hà và do đó làm sai lệch phép đo các thông số vũ trụ quan trọng, bao gồm cả những thông số mô tả lượng vật chất tối và năng lượng tối trong vũ trụ và tốc độ di chuyển của các thiên hà xa nhau.

Để làm phức tạp thêm vấn đề, có hai loại liên kết nội tại đòi hỏi các phương pháp giảm thiểu khác nhau. Trong nghiên cứu của mình, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp tự hiệu chuẩn để trích xuất các tín hiệu phiền toái từ một loại liên kết được gọi là lực cắt hình dạng-hấp dẫn nội tại, là thành phần quan trọng nhất.

Ishak-Boushaki nói thêm: “Công việc của chúng tôi làm tăng đáng kể cơ hội thành công để đo các đặc tính của năng lượng tối một cách chính xác, cho phép chúng tôi hiểu được điều gì đang gây ra gia tốc vũ trụ”. “Một tác động khác sẽ là xác định chính xác liệu thuyết tương đối rộng của Einstein có giữ ở quy mô rất lớn trong vũ trụ hay không. Đây là những câu hỏi rất quan trọng.”

Tác động đến vũ trụ học

Một số cuộc khảo sát khoa học lớn nhằm mục đích hiểu rõ hơn về vũ trụ đang được thực hiện và chúng sẽ thu thập dữ liệu thấu kính hấp dẫn. Chúng bao gồm Khảo sát Di sản về Không gian và Thời gian (LSST) của Đài quan sát Vera C. Rubin, sứ mệnh Euclid của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu và Kính viễn vọng Không gian La Mã Nancy Grace của NASA.

“Người chiến thắng lớn ở đây sẽ là những cuộc khảo sát sắp tới về thấu kính hấp dẫn. Chúng tôi sẽ thực sự có thể phát huy hết tiềm năng từ chúng để hiểu vũ trụ của chúng ta”, Ishak-Boushaki, một thành viên và là người truyền đạt Khoa học Năng lượng Tối của LSST cho biết Sự hợp tác.

Phương pháp tự hiệu chuẩn để loại bỏ tín hiệu bị ô nhiễm lần đầu tiên được đề xuất bởi Tiến sĩ Pengjie Zhang, giáo sư thiên văn học tại Đại học Giao thông Thượng Hải và là đồng tác giả của nghiên cứu hiện tại.

Ishak-Boushaki đã phát triển thêm phương pháp này và đưa nó vào lĩnh vực quan sát vũ trụ, cùng với một trong những sinh viên cũ của ông, Michael Troxel MS’11, PhD’14, hiện là trợ lý giáo sư vật lý tại Đại học Duke. Kể từ năm 2012, nghiên cứu đã được hỗ trợ bởi hai khoản tài trợ cho Ishak-Boushaki từ Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF).

Ishak-Boushaki nói: “Không phải ai cũng chắc chắn rằng việc tự hiệu chuẩn sẽ dẫn đến một kết quả quan trọng như vậy. Một số đồng nghiệp thì khích lệ; một số thì nghi ngờ”. “Tôi đã học được rằng không nên bỏ cuộc. Trực giác của tôi là nếu nó được thực hiện đúng, nó sẽ hoạt động, và tôi biết ơn NSF vì đã nhìn thấy lời hứa của công việc này.”


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Texas tại Dallas cung cấp . Bản gốc do Amanda Siegfried viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Eske M. Pedersen, Ji Yao, Mustapha Ishak, Pengjie Zhang. Lần đầu tiên phát hiện loại GI của Căn chỉnh nội tại của các thiên hà bằng cách sử dụng phương pháp tự hiệu chỉnh trong khảo sát thiên hà trắc quang . Tạp chí Vật lý thiên văn , 2020; 899 (1): L5 DOI: 10.3847 / 2041-8213 / aba51b

Bài viết liên quan

Bài viết mới