Trái đất nằm trong một khoảng không cực lớn? “Âm thanh của Bigbang” gợi ý về tuổi vũ trụ

Trái đất và toàn bộ dải Ngân hà của chúng ta có thể nằm bên trong một cái khoảng khổng lồ bí ẩn khiến cho vũ trụ giãn nở nhanh hơn so với các vùng lân cận, các nhà thiên văn học nói.

Lý thuyết của họ là một lời giải tiềm năng cho sự không nhất quán trong các phép đo hằng số Hubble, hằng số miêu tả tốc độ giãn nở của vũ trụ, khi áp dụng các phương pháp đo khác nhau (Hubble tension) và có thể giúp xác nhận tuổi thực của vũ trụ chúng ta. Hiện thời, vũ trụ được ước tính là khoảng 13,8 tỉ năm tuổi.

Nghiên cứu mới nhất – được chia sẻ tại Hội nghị thiên văn học quốc gia của Hội thiên văn học hoàng gia Anh (NAM 2025) ở ĐH Durham – đã chứng tỏ các sóng âm từ vũ trụ sớm, “về cơ bản là âm thanh của Big Bang”, ủng hộ ý tưởng này.

Hằng số Hubble được Edwin Hubble đề xuất lần đầu tiên vào năm 1929 để biểu thị tốc độ giãn nở của vũ trụ. Có thể đo đạc được tốc độ này bằng việc quan sát khoảng cách của các thiên thể và việc nó dịch chuyển ra xa chúng ta nhanh như thế nào.

Trở ngại vật ở đây chính là sự ngoại suy từ các đo lường khoảng cách xa xôi, từ thời kỳ vũ trụ sớm tới ngày nay, khi sử dụng mô hình vũ trụ chuẩn dự đoán một tốc độ giãn nở chậm hơn các phép đo đạc của vũ trụ ở thời kỳ gần đây hơn. Đó chính là sự không nhất quán trong phép đo Hubble.

“Một giải pháp tiềm năng cho sự không nhất quán này là thiên hà của chúng ta ở gần với trung tâm của một khoảng trống địa phương lớn”, TS. Indranil Banik của ĐH Portsmouth giải thích.

“Có thể nguyên nhân là vật chất bị hấp dẫn kéo ra phía vùng vật chất có mật độ cao hơn ở ngoài khoảng trống, dẫn đến việc khoảng trống trở nên trống rỗng hơn theo thời gian”.  

“Vì khoảng trống đang trở nên trống rỗng, vật tốc của các thiên thể xa chúng ta có thể trở nên lớn hơn so với chính nó khi không có lỗ trống ở đó. Điều này cho phép xuất hiện một tốc độ giãn nở địa phương lớn hơn”.

Ông cho biết thêm, “Sự căng thẳng Hubble này chủ yếu là một hiện tượng địa phương, với ít bằng chứng về tốc độ giãn nở không phù hợp với những kỳ vọng của vũ trụ tiêu chuẩn xa hơn trong quá khứ.

Vì vậy một lời giải địa phương giống như một khoảng trống địa phương là một cách hứa hẹn để đi đến giải quyết vấn đề”.

Để ý tưởng này thuyết phục, trái đất và hệ mặt trời của chúng ta có thể cần ở gần tâm một lỗ trống có đường kính khoảng một tỉ năm ánh sáng và có mật độ thấp hơn mật độ trung bình của toàn vũ trụ.

Việc đếm các thiên hà một cách chính xác cũng hỗ trợ cho lý thuyết này, bởi vì mật độ trong vũ trụ cục bộ của chúng ta thấp hơn so với các vùng xung quanh.

Tuy nhiên, sự tồn tại của một khoảng trống lớn và sâu vẫn còn là gây tranh cãi bởi vì nó không khớp với mô hình chuẩn của vũ trụ học, mô hình đề xuất vật chất ngày nay phải được phân bố một cách đồng đều hơn trên những cấp độ lớn.

Bất chấp điều đó, dữ liệu mới do TS. Banik trình bày tại NAM 2025 cho thấy các dao động âm baryon (BAOs) – ‘âm thanh của Big Bang’ – ủng hộ ý tưởng về khoảng trống địa phương.

“Các sóng âm đó di chuyển trên một đoạn đường ngắn trước khi trở nên kết đông tại chỗ khi vũ trụ trở nên đủ lạnh để các nguyên tử trung hòa được hình thành”, anh giải thích.

“Chúng đóng vai trò như một cái thước tiêu chuẩn với kích thước góc mà chúng ta có thể sử dụng để vẽ biểu đồ lịch sử giãn nở của vũ trụ.

“Một khoảng trống địa phương biến dạng ở mức không đáng kể mối liên hệ giữa quy mô góc BAO (BAO angular scale) và dịch chuyển đỏ, bởi vì các vận tốc cảm sinh bởi một khoảng trống địa phương và hiệu ứng hấp dẫn của nó làm gia tăng không đáng kể dịch chuyển đỏ do sự giãn nở của vũ trụ.

“Bằng việc xem xét tất cả những đo đạc dao động âm baryon đã có trong hai thập niên qua, chúng tôi đã chứng tỏ là một mô hình khoảng trống có thể phù hợp 100 triệu lần so với một mô hình không khoảng trống với những tham số được thiết kế cho vừa với những quan sát bức xạ nền vi sóng của vệ tinh Planck, cái gọi là vũ trụ học Planck đồng nhất”.

Bước tiếp theo với các nhà nghiên cứu là so sánh mô hình khoảng trống địa phương của họ với những mô hình khác để ước tính lịch sử giãn nở vũ trụ như các sắc kế vũ trụ.

Điều này cũng bao gồm việc quan sát các thiên hà từ lâu không còn hình thành sao nữa. Bằng việc quan sát phổ của chúng, hoặc ánh sáng, có thể tìm được các dạng ngôi sao mà chúng có và những tỉ lệ trong đó. Kể từ khi biết về việc các ngôi sao siêu khối lượng có thời gian sống ngắn thiếu vắng nhiều hơn trong các thiên hà cổ, các nhà nghiên cứu đã có thêm một cách để xác định tuổi một thiên hà.

Các nhà thiên văn học có thể kết hợp tuổi đó với dịch chuyển đỏ trong thiên hà – chiều dài bước sóng của ánh sáng của nó bị kéo dãn – đủ sức nói với chúng ta vũ trụ này đã giãn nở như thế nào trong khi ánh sáng từ thiên hà di chuyển đến phía chúng ta. Điều này sẽ làm sáng tỏ lịch sử giãn nở của vũ trụ.

Anh Vũ dịch từ Hội thiên văn học hoàng gia Anh

Nguồn: https://ras.ac.uk/news-and-press/research-highlights/earth-inside-huge-void-sound-big-bang-hints-so