by Một trong những công cụ mạnh nhất mà thế giới biết đến khi đo lường giữa các vì sao là Kính viễn vọng Không gian Hubble. Hubble hiện đang thực hiện một sứ mệnh quy mô lớn hơn nhiều – xác định vũ trụ của chúng ta đang giãn nở nhanh như thế nào.
Giờ đây, những phát hiện mới cho thấy vũ trụ không giãn nở với tốc độ đồng đều. Các nhà khoa học đang nghiên cứu dữ liệu mới từ Kính viễn vọng Không gian Hubble. Họ nói rằng tốc độ mở rộng của các thiên hà khác đã trở nên nhanh hơn nhiều so với kỳ vọng và sự hiểu biết ban đầu của chúng ta.
Bản cập nhật lớn nhất trên hằng số Hubble và kết quả các điểm đánh dấu khoảng cách của các thiên hà cho thấy khoảng cách vũ trụ đã giãn nở gấp đôi so với trước đây. Các nhà khoa học kiểm tra dữ liệu mới từ kính viễn vọng không gian Hubble 32 tuổi đang cố gắng xác định vũ trụ giãn nở nhanh như thế nào và sự giãn nở đó đang tăng tốc bao nhiêu, thông qua một con số được gọi là hằng số Hubble (được đặt theo tên của các nhà thiên văn học Edwin P. Hubble và Georges Lemaître, người lần đầu tiên cố gắng đo lường vũ trụ vào năm 1929). Hằng số Hubble là một con số rất đặc biệt. Nó có thể cho các nhà khoa học có cái nhìn xuyên suốt từ xưa đến nay về vũ trụ.
Người đoạt giải Nobel, Adam Riess của Viện Khoa học quản lý Kính viễn vọng Không gian (STScI) và Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, Maryland cho biết: “Chúng ta đang có thước đo chính xác nhất về tỷ lệ giãn nở của vũ trụ từ tiêu chuẩn vàng của kính thiên văn và các điểm được đánh dấu dặm vũ trụ. Các quan sát cũng cho thấy các thiên hà khác đang di chuyển ra khỏi Dải Ngân hà của chúng ta với tốc độ nhanh hơn. Nhưng các nhà khoa học vẫn chưa thể tìm ra lý do tại sao, vì vậy tất cả những gì họ đang nói bây giờ vẫn được xem là một cái gì đó kỳ lạ đang xảy ra”.
Riess hiện đang dẫn đầu một nhóm các nhà khoa học đã xuất bản một bài báo liên quan đến dữ liệu thu thập được từ Kính viễn vọng Không gian Hubble và người ta thấy rằng các thiên hà khác đang di chuyển khá nhanh so với chúng ta – cho thấy sự gia tăng rõ ràng về tốc độ mở rộng vũ trụ.
Thuyết tương đối hẹp của Einstein cho rằng tốc độ ánh sáng trong vũ trụ là nhanh nhất, và mọi chuyển động của vật chất không thể vượt qua được vận tốc của ánh sáng. Tuy nhiên, trong mô hình tiêu chuẩn của vũ trụ, sự giãn nở của vũ trụ lại vượt quá tốc độ ánh sáng, theo cách này, nhiều người đã tỏ ra rất khó hiểu, vì chuyển động của vật chất không thể vượt quá tốc độ ánh sáng, vậy tại sao sự giãn nở của vũ trụ lại có tốc độ lớn hơn cả vận tốc ánh sáng?
Trên thực tế, bản chất của câu trả lời cho những câu hỏi này đó là sự khác biệt giữa sự giãn nở của vũ trụ nhanh hơn tốc độ ánh sáng và tốc độ ánh sáng trong chuyển động của các vật thể. Nói một cách đơn giản, rào cản tốc độ ánh sáng chỉ có thể áp dụng lên các vật thể có khối lượng tĩnh, các vật thể này không thể vượt quá tốc độ ánh sáng, trong khi đó sự giãn nở của vũ trụ là sự giãn nở của không-thời gian. Bản thân không-thời gian không có khối lượng, và tất nhiên nó không bị giới hạn bởi tốc độ ánh sáng.
Nghiên cứu về tốc độ giãn nở của vũ trụ đã là một chủ đề đã làm say mê các nhà khoa học và thiên văn học trong một thời gian rất dài. Kể từ những nghiên cứu ban đầu được thực hiện vào những năm 1920 bởi các nhà thiên văn học Edwin P. Hubble và Georges Lemaitre cho đến khi phát hiện ra “năng lượng tối” vào cuối những năm 1990, sự tiến bộ trong lĩnh vực này diễn ra chậm nhưng ổn định.
Tuy nhiên, Kính viễn vọng Không gian Hubble đã và đang cung cấp một lượng dữ liệu khổng lồ cho các nhà khoa học nghiên cứu và NASA tin rằng có điều gì đó kỳ lạ đang xảy ra trong vũ trụ khi nó đang giãn nở nhanh như thế nào.
Các nhà khoa học khác của NASA cho biết trong một thông cáo báo chí cho biết: “Nguyên nhân của sự khác biệt này vẫn còn là một bí ẩn. Nhưng dữ liệu của Hubble, bao gồm nhiều vật thể vũ trụ khác nhau đóng vai trò đánh dấu khoảng cách, ủng hộ ý tưởng rằng điều gì đó kỳ lạ đang xảy ra, có thể liên quan đến hiện tượng vật lý hoàn toàn mới”.
Sự giãn nở vũ trụ dùng để chỉ sự giãn nở liên tục của toàn bộ vũ trụ trên quy mô lớn, điều này lần đầu tiên được phát hiện và cung cấp bằng chứng bởi nhà thiên văn học nổi tiếng người Mỹ Edwin Hubble. Để tưởng nhớ ông, kính viễn vọng không gian hiện đại đầu tiên của nhân loại đã được đặt theo tên ông. Sau khi Kính viễn vọng Không gian Hubble được đưa lên bầu trời, nó đã mở rộng đáng kể tầm nhìn của nhân loại và hiểu biết sâu sắc hơn về vũ trụ.
Hubble đã đưa ra kết luận về sự giãn nở của vũ trụ vào năm 1929 dựa trên những quan sát lâu dài. Kết luận là toàn bộ vũ trụ đang giãn nở và đồng nhất, tất cả các thiên hà đều tách rời nhau, càng ngày càng xa nhau. Từ đó, ông suy ra định luật Hubble, được biểu diễn đơn giản là: V = HD. Ở đây V đại diện cho tốc độ thoái lui của thiên hà; H đại diện cho hằng số Hubble, được định nghĩa là tốc độ thoái lui của thiên hà ở khoảng cách 10Mpc so với chúng ta, tính bằng đơn vị s / km; D đại diện cho thực tế khoảng cách giữa thiên hà và chúng ta.
Mpc là đơn vị của megaparsec, và 1pc (parsec) là khoảng 3,26 năm ánh sáng. Nhận định này hoàn toàn phù hợp với mô tả thuyết tương đối rộng của Einstein, và giải quyết mâu thuẫn giữa lý thuyết trường của Einstein và lý thuyết không-thời gian tuyệt đối, do đó bổ sung bằng chứng chính và quan trọng cho mô hình vũ trụ vụ nổ lớn, chỉ ra rằng vũ trụ bắt đầu từ sự bùng nổ điểm kỳ dị, sự mở rộng chưa bao giờ dừng lại.
