Năng lượng tối đang yếu dần? Dữ liệu mới nhấn mạnh vào phát hiện gây sốc
Các nhà vật lý từ lâu đã giả định rằng thứ lực khó nắm bắt này có cường độ không đổi. Tuy nhiên những kết quả mới nhất từ một dự án lập bản đồ sự giãn nở của vũ trụ đã thách thức ý tưởng này.
Dữ liệu mới đã nhấn mạnh rằng phát hiện về vật chất tối, thứ lực bí ẩn khiến các thiên hà gia tốc ra xa nhau, đã trở nên yếu đi sau 4,5 tỉ năm.
Hệ quả này lần đầu tiên được báo cáo vào tháng 4 năm ngoái nhưng những kết quả mới nhất – do nhóm hợp tác Thiết bị Quang phổ năng lượng tối (DESI) công bố tại hội nghị của Hội Vật lý Mỹ ở Anaheim, California – dựa trên việc xử lý dữ liệu thu thập trung ba năm so với kết quả một năm mà họ loan báo vào năm 2024.
“Giờ tôi thực sự tập trung sự chú ý vào sự kiện này”, theo Catherine Heymans, một nhà thiên văn học tại trường đại học Edinburgh, Anh và Hội Thiên văn hoàng gia Scotland.
Nếu phát hiện này được giữ vững, chúng có thể thúc đẩy các nhà vũ trụ học tinh chỉnh lại ‘Mô hình chuẩn’ về lịch sử vũ trụ của họ. Mô hình này được tạo ra với giả định là năng lượng tối là một đặc tính cố kết không gian trống không thay đổi theo thời gian – một “hằng số vũ trụ”.
“Quả bóng đã được đá lại về phía các nhà vật lý để giải thích nó”, Heymans nói.
Lập bản đồ vũ trụ
Kính viễn vọng DESI được đặt tại Đài quan sát quốc gia Kitt Peak gần Tucson, Arizona. Nó sử dụng 5.000 cánh tay robot để điều khiển các sợi cáp quang tại các điểm chọn lọc, nơi có các thiên hà hoặc các chuẩn tinh trú ngụ có thể quan sát được. Các sợi cáp này sau đó đưa ánh sáng tới các máy quang phổ rất nhạy để đo lường mỗi vật thể dịch chuyển đỏ nhiều như thế nào – có nghĩa là mức độ mà tại đó các sóng ánh sáng của nó đã bị kéo dài do sự giãn nở của vũ trụ khi trên đường chạm đến trái đất. Các nhà nghiên cứu ước tính khoảng cách của một vật thể bằng việc sử dụng dịch chuyển đỏ của nó, để tạo ra một bản đồ 3D của lịch sử giãn nở vũ trụ.
Trong bản đồ này, các nhà nghiên cứu đã nhìn vào mật độ của các thiên hà để nhận diện các biến thiên còn sót lại từ sóng âm mà người ta gọi là các dao động âm baryon (BAOs), vốn tồn tại trước khi các ngôi sao bắt đầu hình thành. Các biến đó có một quy mô đặc điểm là khởi sinh tại 150 kiloparsecs (450.000 năm ánh sáng) trong vũ trụ sơ khai và đã gia tăng với sự giãn nở của vũ trụ; sau đó chúng phát triển theo một con số 1.000 đến 150 megaparsecs – điều khiến chúng trở thành những đặc điểm được nhận biết rõ nhất trong vũ trụ hiện tại.
Bằng việc theo sát quy mô tiến hóa của các dao động âm baryon, các nhà nghiên cứu có thể tái cấu trúc cách tỉ lệ giãn nở của vũ trụ đã thay đổi như thế nào qua các thời kỳ. Khoảng 5 tỉ năm trước, sự giãn nở đã thay đổi từ giảm tốc đến gia tốc dưới sự tác động của năng lượng tối. Cho đến năm ngoái, dữ liệu vũ trụ học đều nhất quán với việc năng lượng tối là một hằng số vũ trụ – với ý nghĩa là vũ trụ này phải tiếp tục giãn nở ở một tốc độ nhanh đáng kể.
Nhưng kết quả phân tích mới của DESI gợi ý rằng sự giãn nở vũ trụ đang gia tốc ở mức độ nhỏ hơn quá khứ, nó không phù hợp với giả định năng lượng tối là một hằng số vũ trụ. Thay vào đó, dữ liệu đề xuất mật độ năng lượng của nó – lượng năng lượng tối tên mỗi mét khối không gian – giờ đang chiếm 10% thấp hơn trước 4,5 tỉ năm trước.
Tiết lộ kịch tính
Phân tích này bao gồm các dịch chuyển đỏ của hơn 30 triệu thiên hà và chuẩn tinh – gấp năm lần so với kết quả năm trước – trong vòng 11 tỉ năm của lịch sử vũ trụ. Seshadri Nadathur, một thành viên DESI tại trường đại học Portsmouth, Anh, đã nói ràng nhóm hợp tác đã thực hiện một ‘phân tích mù’ bộ dữ liệu để tránh thiên kiến. Ông là một trong số các nhà nghiên cứu tiếp cận với kết quả cuối cùng. “Có một số khoảng trống” khi ông trình bày tại một phiên họp nội bộ của nhóm hợp tác DESI vào tháng 12/2024, Nadathur nói và cho biết thêm là ông đã “cố gắng trình bày kịch tính nhất có thể”.
Sức mạnh thống kê của dữ liệu DESI vẫn chưa đủ cho việc bác bỏ một cách hoàn toàn năng lượng tối là một hằng số vũ trụ nhưng Nadathur kỳ vọng sẽ được như vậy một khi DESI hoàn tất nghiên cứu và thu thập dữ liệu trong vòng bảy năm của mình.
Việc có thêm dữ liệu về lịch sử vũ trụ cũng được thu thập với sự tham gia của nhiệm vụ Euclid của Cơ quan hàng không châu Âu, một nhiệm vụ được thiết lập vào năm 2023, và Đài quan sát Vera Rubin ở Chile, đang được lên kế hoạch khai trương vào cuối năm nay.
Anh Vũ dịch từ Nature 639, 849 (2025)
Nguồn: doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-00837-2
