Các thiên hà va chạm nhau đang làm cong vênh không-thời gian, ở đây, trên Trái đất. Nguồn: Được cung cấp / National Science Foundation.

QUỐC TẾ - Nghiên cứu mới tiết lộ không-thời gian đang bị bẻ cong bởi sóng hấp dẫn khổng lồ cuộn trong vũ trụ. Người ta tin rằng những sóng tần số thấp này là do sự hợp nhất của các thiên hà.

Mọi thứ trong vũ trụ không ngừng co lại và giãn ra, và cho đến nay, người ta vẫn chưa rõ hiện tượng kỳ lạ này xảy ra như thế nào.

Sau nhiều thập kỷ theo dõi không gian, các chuyên gia khoa học đã tiết lộ không-thời gian đang bị bẻ cong bởi các sóng hấp dẫn khổng lồ cuộn trong vũ trụ.

Trước đây, các chuyên gia khoa học đã phát hiện ra sóng hấp dẫn, nhưng ở tần số cao hơn, từ các vật thể nhỏ bé hơn một chút va chạm với nhau trong không gian.

Nay các chuyên gia nghiên cứu đến từ một nhóm có tên gọi NANOGrav, viết tắt của Đài quan sát Sóng hấp dẫn Nanohertz, tin rằng những sóng tần số thấp này là do các thiên hà hợp nhất gây ra.

Tiến sĩ Chiara Mingarelli là phụ tá giáo sư vật lý tại trường Đại học Yale và là thành viên của nhóm nghiên cứu.
 

“Nhóm cộng tác NANOGrav đã thu thập dữ liệu trong 15 năm và giờ đây chúng tôi đã tìm thấy bằng chứng về xuất xứ của sóng hấp dẫn. Sóng hấp dẫn là những gợn sóng trong cấu trúc không-thời gian, chúng di chuyển với tốc độ ánh sáng, và chúng có thể đến từ một số những quá trình dữ dội nhất xảy ra trong vũ trụ, chẳng hạn sự hợp nhất của lỗ đen khổng lồ."

Nhóm đã sử dụng dữ liệu thiên văn được ghi nhận bởi kính viễn vọng radio đặt tại những địa điểm như Very Large Array ở New Mexico, Đài quan sát Green Bank ở Tây Virginia và Đài quan sát Arecibo của Puerto Rico.

Nhóm nghiên cứu đã xem xét các sao xung pulsar, là những ngôi sao bị đốt cháy phát ra các xung giống như nguồn sóng radio.

Những xung đó được phát ra ở những khoảng thời gian gần như hoàn hảo, vì vậy các tín hiệu sẽ đến Trái đất vào những thời điểm rất dễ đoán.

Tuy nhiên, các chuyên gia khoa học đã tìm thấy các biến thể nhỏ, sớm hơn hoặc muộn hơn một phần tỷ giây so với dự kiến.

Tiến sĩ Mingarelli giải thích.
 

"Chúng tôi biết rõ thời gian của những lần xuất hiện này đến nỗi chúng tôi sẽ biết chính xác khi nào các xung của sao xung sẽ đến. Và tất nhiên, chúng tôi đo thời điểm chúng đến, và sự khác biệt giữa thời gian dự kiến ​​và thời gian đến thực tế, có thể là do lực hấp dẫn các sóng truyền qua thiên hà của chúng ta. Và đó là bởi vì sóng hấp dẫn thay đổi khoảng cách giữa các vật thể. Và vì vậy, nếu bạn xem xét đường đi của sao xung đến Trái đất, khi một sóng hấp dẫn truyền qua, chúng nhỏ dần rồi lớn dần rồi nhỏ dần rồi lớn hơn. Và do đó, các tín hiệu sẽ đến sớm và rồi sau đó chúng lại đến muộn."

Không-thời gian bị bẻ cong khi các sóng hấp dẫn khổng lồ di chuyển trong vũ trụ, làm biến dạng mọi thứ chúng đi qua.

Nghiên cứu của NANOGrav là bằng chứng đầu tiên về nền tảng của sóng hấp dẫn, vốn được mô tả là "món súp làm biến dạng không-thời gian" trên toàn vũ trụ.

Marc Kamionkowski, giáo sư vật lý thiên văn học tại trường Đại học Johns Hopkins, không tham gia nghiên cứu, nhưng cho biết những phát hiện này "khá ngoạn mục" nhưng không phải là "điều bất ngờ"
 

“Nó rất quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa của các lỗ đen khổng lồ. Đây chỉ là một phát hiện. Trong tương lai, chúng ta sẽ có nhiều thông tin hơn. Chúng ta sẽ có thể tìm hiểu thêm về quang phổ của các lỗ đen khổng lồ. Và chúng ta sẽ tìm hiểu về tốc độ hợp nhất của các lỗ đen khổng lồ khác nhau. Chúng ta sẽ tìm hiểu về sự phân bố của các lỗ đen khổng lồ trong vũ trụ."

Kết quả có được sau 15 năm quan sát của nhóm NANOGrav, sử dụng các kính viễn vọng trên khắp Bắc Mỹ để tìm kiếm các sóng này.

Các nhóm săn sóng hấp dẫn khác trên khắp thế giới cũng đã công bố các bài báo khoa học cùng lúc, bao gồm tại Châu Âu, Ấn Độ, Trung Quốc và Úc.

Nghiên cứu về dữ liệu của hệ thống viễn vọng kính bằng sóng vô tuyến để phát hiện các ẩn tinh (Mạng lưới Phát hiện các Ẩn tinh – Pulsar Timing Array) của Trung Quốc (CPTA) đã tìm thấy bằng chứng quan trọng về sóng hấp dẫn tần số thấp.

Chuyên gia thiên văn học của Đài quan sát Thiên văn Quốc gia Trung Quốc, Li Kejia nói kết quả trong dữ liệu không đủ để cung cấp bằng chứng trực tiếp về sóng hấp dẫn nanohertz.
 

"Nó không đáp ứng tiêu chuẩn vàng một phần triệu trong vật lý, vì vậy chúng tôi không thể công bố đây là phát hiện trực tiếp. Nhưng quan sát này rất đáng khích lệ, vì nó cung cấp bằng chứng quan trọng cho sự tồn tại của sóng hấp dẫn ngẫu nhiên.”

Tiến sĩ Mingarelli nói đây mới chỉ là khởi đầu.

Bà nói tiếp theo trong chương trình sẽ là lập bản đồ về xuất xứ sóng hấp dẫn và theo dõi các lỗ đen đôi khổng lồ riêng lẻ.
 

"Chúng tôi thực sự hiểu  biết rất ít về các lỗ đen đôi khổng lồ. Thực tế, trước thông báo này, chúng tôi thậm chí còn không biết liệu chúng có sát nhập lại hay không. Và vì vậy, đây thực sự là bước khởi đầu để kiểm tra hiểu biết của chúng ta về lý thuyết lực hấp dẫn.”

Năm 2017, ba chuyên gia vật lý thiên văn Hoa Kỳ đã giành giải thưởng Nobel về vật lý nhờ khám phá ra sóng hấp dẫn.

Rõ ràng những dự đoán của Albert Einstein cách đây một thế kỷ đang tiếp tục được phát huy.