Planck vén màn bí ẩn về ánh sáng đầu tiên của vũ trụ

Độ chính xác đáng kinh ngạc của Planck cho phép phân biệt được sự khác nhau cực kỳ nhỏ của ánh sáng và nhiệt độ, tương ứng với sự khác nhau của mật độ vật chất còn sót lại từ vụ nổ Big Bang. Số liệu và kết quả 15 tháng đầu tiên của sứ mệnh được công bố ngày 21/3/2013 tại trụ sở ESA ở Paris, Pháp (xem chi tiết tại http://www.sciops.esa.int/index.php?page=Planck_Legacy_Archive&project=planck). Planck đã phác thảo lại hình dạng của vũ trụ khi nó đạt 380 nghìn năm tuổi. Đây là bản đồ tốt nhất của ánh sáng cổ nhất trong vũ trụ – bức xạ tàn dư còn sót lại từ vụ nổ Big Bang cách đây khoảng 13 tỷ năm.

Các hình ảnh có độ chi tiết cao của vũ trụ – được tạo ra bởi kính thiên văn không gian Planck của ESA và sự cộng tác của các nhà khoa học quốc tế – tiết lộ rằng vũ trụ già hơn một chút, mở rộng chậm hơn và có nhiều vật chất hơn chúng ta tưởng.

“Đối với tất cả chúng ta, điều kì diệu là làm thế nào chúng ta chuyển quan sát các mẫu hình trong bức màn ‘ánh sáng đầu tiên’ của vũ trụ thành các cấu trúc trong những khoảnh khắc sớm nhất của vũ trụ –mà hiện nay vũ trụ có kích thước tỉ tỉ tỉ mét và bị nén lại thành một phần tỉ của một phần tỉ của một phần tỉ mét vào thời điểm đó,” GS Richard Bond, Đại học Toronto, nói. Còn theo nhà thiên văn người Việt Nam Hoàng Chí Thiêm, Viện Vật lý thiên văn lý thuyết Canada: “Kính thiên văn Planck lần đầu tiên xác nhận chính thức sự tồn tại của một loại bức xạ microwave mới phát ra từ các hạt bụi có kích cỡ nano.” Ông cũng đang xây dựng các mô hình giải thích sự phân cực của các hạt bụi trong giải ngân hà.

Bằng chứng của Planck xác nhận các mô hình trước đây, nhưng với các chi tiết hấp dẫn mới:

Nhóm nghiên cứu Planck tính vũ trụ được 13,82 tỷ năm tuổi – lớn hơn 80 triệu năm so với ước tính trước đó.

Kính thiên văn không gian Planck tiết lộ rằng vũ trụ đang giản nở chậm hơn so với tiêu chuẩn hiện nay được xác định bằng kính viễn vọng không gian Hubble.

Planck cũng cho phép các nhà vũ trụ học xác nhận thành phần của vũ trụ chính xác hơn trước đây: vật chất thông thường, các chất liệu của các ngôi sao và các thiên hà như thiên hà Milky Way của chúng ta, chỉ chiếm 4,9% của vũ trụ. Vật chất tối – sự hiện diện của nó cho đến nay được suy ra chỉ qua ảnh hưởng trọng lực của nó gây ra – chiếm 26.8%. Năng lượng tối – một sức mạnh bí ẩn hoạt động theo cách ngược lại với trọng lực, thúc đẩy và mở rộng vũ trụ của chúng ta – chiếm 68.3% của vũ trụ – hơi ít hơn so với suy nghĩ trước đây.

Độ chính xác của Planck cũng đã đem lại cho các nhà vật lý thiên văn một số vấn đề nan giải mới để giải quyết. “Trong hơn ba thập kỷ qua, tôi đã cố gắng hé mở cấu trúc đã được ghi nhớ trên vũ trụ từ thời điểm gia tốc giãn nở của vũ trụ trong những khoảnh khắc sớm nhất,“ Bond nói. “Planck giờ đã cho thấy bằng chứng rõ ràng hơn rất nhiều về vũ trụ lạm phát này. Các cấu trúc mà chúng ta thấy khá đơn giản, mà nhiều giả thuyết tồn tại trước đây nay trở thành nạn nhân của Planck, tức là bị Planck loại bỏ. Các bản đồ Planck chỉ ra những đặc tính cấu trúc lớn không thể giải thích được làm kích thích trí tưởng tượng của các nhà vật lý, những người đang mong đợi những kết quả của Planck về vũ trụ nguyên thuỷ.”

“Bây giờ, chúng ta có một công thức chính xác cho vũ trụ của chúng ta: có bao nhiêu vật chất tối và vật chất bình thường, nó gia tốc nhanh đến mức nào; nó co cụm đến mức nào và sự co cụm ấy thay đổi theo quy mô như thế nào; bức xạ còn sót lại từ vụ nổ Big Bang tán xạ như thế nào,“ GS Douglas Scott, Đại học British Columbia nói. “Điều đáng ngạc nhiên là toàn bộ vũ trụ dường như được mô tả bằng một mô hình chỉ sử dụng sáu thông số. Bây giờ, Planck nói với chúng ta giá trị của các con số đó với độ chính xác cao hơn.”

28 bài báo khoa học từ sứ mệnh Planck được công bố cùng ngày bao gồm nhiều khía cạnh về sự hình thành và tiến hóa của vũ trụ. Các công cụ Planck cho phép các nhà thiên văn học tách ánh sáng nguyên thủy ra khỏi những ảnh hưởng của bụi và khí đến từ dải ngân hà của chúng ta. GS Peter Martin thuộc Viện Vật lý thiên văn lý thuyết Canada đang viết một loạt các bài báo sẽ được xuất bản trong một bản phát hành sắp tới với dữ liệu này: “Chúng tôi không chỉ đơn giản là quét sạch những tín hiệu rác vào thùng rác, mà trân trọng nó vì những gì nó nói với chúng tôi về các hoạt động của dải ngân hà. Nó cho phép khám phá sự tiến hóa của cấu trúc trong môi trường liên sao, làm cho tó từ một trạng thái khuếch tán để hình thành ngôi sao trong đám mây phân tử dày đặc,” ông nói.

Hàng trăm các nhà thiên văn học từ khắp nơi trên thế giới sẽ tiếp tục nghiên cứu dữ liệu của Planck trong khi kính thiên văn tiếp tục công việc quan sát. Các kết quả hoàn thành của sứ mệnh dự kiến ​​sẽ được phát hành vào năm 2014.

Khoa vũ trụ và ứng dụng của Đại học KH&CN Hà Nội (USTH) cũng tham gia trực tiếp vào dự án Planck. Tại Việt Nam, thông tin về Planck có thể được tìm hiểu qua GS Yannick Girauld-Heraud, TS Guillaume Patanchon thuộc ĐH USTH.