Vũ trụ đang giãn nở nhanh docx

Vũ trụ đang giãn nở nhanh Sau khi Edwin Hubble đưa ra thuyết giãn nở vũ trụ, người ta đã tranh luận hết sức sôi nổi: quá trình vũ trụ giãn nở có chậm dần đi không? Nếu như nó diễn ra một cách chậm chạp thì đến một lúc nào đó nó sẽ dừng lại, như vậy vũ trụ sẽ bắt đầu sụt lở. Saul Perlmutter phát hiện ra rằng trên thực tế vũ trụ khong ngừng mở rộng với tốc độ rất nhanh, và phát hiện của ông cũng phá vỡ những mô hình khoa học có liên quan đến sự chuyển động của vũ trụ đang tồn tại. So với trước đây, ngày nay tốc độ giãn nở của vũ trụ nhanh hơn nhiều. Trọng lực không làm chậm đi tốc độ giãn nở của vũ trụ, vũ trụ đang không ngừng mở rộng. Phát hiện này đã làm thayđổi cách nhìncủa cácnhà khoahọcđối với vũ trụ trong quá khứ và tương lại, ảnhhưởngđến những tínhtoán của vụ nổ vũ trụ (Big bang),thậmchí nó còn ảnh hưởng đến nhận thứccủa các nhà khoahọc về cấu tạo vũ trụ. Tờ Tạp chí khoahọc coi dây làphát hiệntrọngđại củanăm (năm 1998). Vũ trụ đang giãn nở nhanhđược phát hiện ra như thế nào? Năm 1962,EdwinHubblecho rađời lý luận về sự giãn nở của vũ trụ. Các nhà khoa học đã thiết lập nên những mô hình mới,họ cho rằng, dưới tác động của lực kéo trọng lực, các ngôi sao và dải ngân hàsẽ bị kéo sát vào nhaudo đó tốc độ giãn nở sẽ chậm lại. Mô hình này xemra rất phù hợp với logic, nhưng thực chất nó lại tồn tại một số vấn đề rất hócbúa về tính toán số học. Einsteinđã thử tìm cáchgiảithích vấnđề hóc búa nàyvà tự đưa ra khái niệm hằng số vũ trụ (lực tương phản với trọng lực). Nhưng saunày ông lại từ bỏ suy nghĩ đó và cho rằng đó là sai lầmnghiêm trọng trong khoahọccủa ông. Năm 1986,sau khinhận được bàng tiến sĩ vật lý, Saul Perlmutter làm việc tại phòngthí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley và là người phụ tráchdự án vũ trụ học siêutân tinh(Supernova CosmologyProject). Nhómnghiên cứu đã dùng kính viễn vọng vũ trụ Hubbleđể tìm kiếm và nghiêncứu cácsiêu tântinh (sự nổ củaccs ngôi sao),lý do chọnsiêu tân tinh đó là trong vũ trụ chúng sáng nhất. Lượng ánh sáng màsiêu tân tinhloại Ia phát ra là cố định, người ta cho rằngđộ sáng củatấtcả các siêutân tinhloại Ia này như nhau,cho nênsiêu tân tinh là sự lựachọn lý tưởng của SaulPerlmutter. Để xác địnhsiêu tân tinh trong dải NgânHà xaxôi từ năm 1987 đến năm1997, Saul Perlmutterđã không ngừng nâng cao kỹ thuật, cải tiến phương pháp để phân tích.Nhóm nghiên cứucủa ông đã quansát đượchàngchục ngàn vân tinh,phát hiện rasáu siêu tân tinh loại Ia. Sau khi phát hiện ra siêu tinhloại Ia,Saul Perlmutter đã tiến hànhđo độ sáng của nó, phánđoán khoảng cách giữa chúng và trái đất (độ sáng cànglớnthì khoảng cách càng gần). Ôngcònsử dụng dịch chuyểnDoppler làmcưn cứ để đo sự chuyển dịchđỏ trong ánhsáng củasiêu tân tinh.Nếu ngôisao dichuyển hướng về phía trái đấtthì đườngánhsángsẽ bị thuhẹp lại và chuyển dần sang màu xanh.Nếu ngôi saodi chuyển hướngvề phía tráiđất thì đường ánhsadngs sẽ bị thu hẹp lại và chuyển dần sang máu xanh.Nếungôi saodi chuyển rời xa trái đất thì đườngánh sáng sẽ bị kéo dài ra và chuyển sang màu đỏ. Các ngôi saodi chuyển càng nhanh thì sự biến đổi màu sắccàng lớn. Thông quaviệc đo đạc dịchchuyển đỏ của siêu tân tinh, Saul Perlmutterđã tínhđược tốc độ di chuyển củangôi sao khichúng chuyển động rời xatrái đất. Tuy nhiên, Saul Perlmutter gặp phải một vấn đề nangiải, đó là: nhứngnhântố khác cũng cóthể giải thích hiện tượng dịch chuyển đỏ này, do đó bằngmọi cách ông phải chứngminh được nhân tố duy nhất gây ra dịch chuyểnđỏ là sự di chuyển rời xakhỏitrái đất của các ngôi sao. Nhữngbụi bặm trong vũ trụ có thể hút những đườngánh sángvà làm thay đổimàu sắc của chúng. Một số ngân hàmangtất cả các dải màu,dải màunàycóthể sẽ làmsai lạcmàu sắc các tiasáng của siêu tân tinh. Saul Perlmutterđã nghiên cứu 12 loại nhân tố có thể gây ranhầm lẫn, lầnlượt kiểmnghiệm và loại trừ. Đầu năm1998,ông đã sưu tầmđượcnhững tài liệu đáng tin cậy về khoảng cáchvà tốc độ của 12 loại siêu tântinh, những siêu tân tinhnày có rải rác trong khắp vũ trụ và di chuyển với vận tốc cực nhanh rờixa tráiđất. Saul Perlmuttervận dụngmô hìnhtoán học chỉ ra rằng, kể từ khi xảy ravụ nổ lớn trong vũ trụ, các siêu tân tinh không thể vận động vớitốcđộ nhanhnhư hiện nay. Nếu chúngvận động với tốc nhanhnhư vậy thì vị trí củanó sẽ xa hơn rất nhiều so với hiệntại. Điều duy nhất có thể chứng minh những số liệu của ônglà chínhxác đó là tốc độ vận độngkhuếchtán ra bên ngoài củacác Ngân Hà nhanhhơntrước đây. Tốc độ khuếch tán của các NgânHà không hề chậm đi mà chúngđang tăng gia tốc. Vũ trụ đang ngày càng giãn nở ra. Phát hiện của Saul Perlmutter giúp con người tiếp xúc với những sức mạnh mới chưa từng biết đến (vào năm 2000,MichaelTurnergọi nó là năng lượng tối) đang thúcđấy quá trình khuếch tán của các thiên thể. Gần đây, những ứng dụng trong việc nghiên cứu vệ tinhnhân tạo loại mới đã chứng minhtrong vũ trụ có vô vàn năng lượngtối (có người tính toán rằngnăng lượng tối chiếm 2/3 năng lượng trong vũ trụ). Mấy năm sauđó, phát hiện mới này đã làm thayđổi nhữnglập luận về nguồn gốc và cấu tạovũ trụ của con người. Vật chất tối Quá trình hoạt động mở rộng vũ trụ không bao giờ có thể tính toán được; những kết quả tính toán về tốc độ di chuyển của các ngôi sao trong dải ngân hà không bao giờ giống với những quan sát đo lường của các nhà thiên văn học. Căn cứ vào tốc độ mở rộng của vũ trụ, thì những tính toán đưa ra tuổi thọ của vũ trụ không bao giờ hợp lý. Điều này khẳng định các phương pháp tính toán có vấn đề. Vì tồn tại quá nhiều nghi ngờ trong việc tính toán nên không ai có thể dùng phương pháp này để đưa ra những nhận định về quá khứ, hiện tại hay tương lai của vũ trụ. Rất nhiều nhà nghiên cứu vật lý đã phải bỏ cuộc. Vera Rubinchỉ tiến hànhtínhtoán khibà sử dụng một loại máy đo lường mới, nhưng bà đã khám phá ra rằng,trên thực tế sự dichuyển của các ngôi sao và dải ngân hà đã chứng minh cho địnhluật của Newton– có sự nhầm lẫn trong định luật cơ bản củathiênvăn học.Vera Rubin đã cố gắnglý giải những điểmkhácbiệt giữaquan sátcủa bà với nhà vật lý học Newton,và kết quả bà đã phát hiện ravật chất tối, đó là một loại vật chất không phát sáng trongvũ trụ, các nhà khoahọc cũng không cócách nào để quan sát vật chất này bằngthiết bị đo đạc. Hiện nay,các nhà khoahọcvà vật lý học chorằng 90%vật chất trong vũ trụ là vật chất tối. Vật chất tối được phát hiện ra như thế nào? Năm 1970,VeraRubinlàm việctại khoanghiên cứu từ tínhtrái đất thuộc Họcviện Carnegieở Washington.Nhà thiên văn họcKent Ford – chủ nhiệmkhoađã phát minh ramột máy đo quangphổ bằng rộng tốc độ cao. Những máyquang phổ hiện hành lúcbấygiờ trungbình một ngàychỉ có thể đưa ramộtbiểu đồ quang phổ(tức là vẽ biểu đồ tần số quang phổ trên bản vẽ, ở đâychỉ các biểu đồ biểu thị năng lượng docác tinhcầu xaxôiphátra dựa theo nhữngtần suất khác nhaucủa quang phổ),mà loại máy quangphổ do Kent Ford phát minh trongmộtđêm có thể hoàn thành 8đến 10biểu đồ. Vera Rubin đã nhanhchóngtìmhiểu về chức năng củaloại máy này. Vào đêm27 tháng 3 năm 1970, Vera Rubin đã dùngkính thiên vănđể quan sát chòm saoTiên Nữ có khoảng cáchgầnvới tráiđất nhất. Bàđã quan sát và đếm được hàng triệu ngôi sao trongchòmsao Tiên Nữ, và quan sát xem dichuyển của chúng có giống với những lý luậnhiện hành không. Vera Rubinnối máy quang phổ với kính viễn vọng có độ phóng đại lớn,máy quang phổ lập tức có thể phát hiện racác loại nguyên tố trongnhững ngôi saoở xa, sau đó nó sẽ pháchọa ra kếtquả quansát lên trên biểu đồ.Vera Rubinsử dụng kính hiểm vicó độ phóng đại cực lớnđể quan sát những biểu đồ được phác họa trên máy quang phổ của Ford. Vera Rubinbiết rằng những ký hiệu mà cácnhà thiên văn đo được trên máyghi phổ sẽ có sự dịch chuyển và độ dịch chuyển lớn haynhỏ phụ thuộc vào sự chuyển độngcủa các ngôi sao là hường về trái đấthay rời xa tráiđất. Sự dịch chuyển tần số này được gọilà sự dịch chuyển Doppler.Giống như khi một chiếc xeđi qua, sóng âm sẽ có sự dịch chuyển tương tự và nó sẽ làm cho âm thanh của động cơ thayđổi với tần suất mỗi lúc mộtthấp đi. Sự dịch chuyểncàng lớn thì tốc độ của vật thể càng nhanh.Ứng dụng dịch chuyển Doppler và máy quang phổ của Ford, Vera Rubindự định sẽ đo tốcđộ vận động của các ngôi sao trong những ngân hàxa xôi. Bà phát hiện, tốc độ vận tốc của những ngôi sao ở rìa ngoàivới những ngôi sao ở trung tâmcủa chòm Tiên Nữ nhanh như nhau, đây không phải là phương thức vận độngchuyển vốncó của chúng. Trongvòng hơn hai tháng, bà đã hoàn thành 200 trang biểu đồ quangphổ.Kết quả cho thấy mỗi ngân hà đều có hiện tượngtương tự. Và tốcđộ vận độngcủa các ngôi sao mà bà đo đượcđềucó sự nhầm lẫn.Dựa vào những định luật vật lý đã biết, khi các ngôisaochuyển độngvớitốc độ quá nhanhchúngsẽ khôngcòn chịu tác động của trọnglực nữa và sẽ văng rakhỏi ngân hàmà bay vào trong khoảng không. Thế nhưng chúng đã không bị văng rakhỏi dải ngânhà. Điều nàyđã tạo ra haisự lý giải cho Vera Burin: một là côngthức củaNewtoncósự sai sót (về điểm này không được các nhà khoahọctán thành); thứ hai là trong vũ trụ tồn tại một vật chấtmà các nhà thiên văn không thể nào quansát được bằng các dụngcụ đo đạc. Bà đã lựa chọn cách lýgiải thứ hai, vàđặt têncho loại vật chất đó là vật chất tối, bởi vì chúngta khôngnhìn thấy cũng không thể đođược chúng. Để bảo tồn sự chínhxác của định luậtNewton,Vera Burin đã tính toán hàm lượng và sự phân bố của vật chất tối trong vũ trụ. Bàpháthiện 90% vật chấttrong vũ trụ là vật chấttối. Sau khoảng thời gian tròn mười năm, giới khoahọc mới miễn cưỡng thừa nhậnkết quả tính toánvà chấp nhận mộtsự thật là:cho dù có dùng phương pháp nào đi chăng nữathì con người cũng không thể quan sát và phát hiện một bộ phận lớn vật chất trong vũ trụ. Dù saophát hiện vào mùahè năm 1970của Vera Burin cũngđã làm thayđổi những lýluận và tínhtoán về cấu tạo và nguồn gốc của vũ trụ, giúp các nhà thiên văn họcnâng cao khả năng tính toán mộtcáchchính xác sự phân bố và quá trình di chuyển của các vật chất.Và điều đáng để cho chúng ta cảmthấy vui mừng đó là: định luật vậnđộng Newton vẫntồn tại. . sự chuyển động của vũ trụ đang tồn tại. So với trước đây, ngày nay tốc độ giãn nở của vũ trụ nhanh hơn nhiều. Trọng lực không làm chậm đi tốc độ giãn nở của vũ trụ, vũ trụ đang không ngừng mở. Vũ trụ đang giãn nở nhanh Sau khi Edwin Hubble đưa ra thuyết giãn nở vũ trụ, người ta đã tranh luận hết sức sôi nổi: quá trình vũ trụ giãn nở có chậm dần đi không? Nếu. làphát hiệntrọngđại củanăm (năm 1998). Vũ trụ đang giãn nở nhanh ược phát hiện ra như thế nào? Năm 1962,EdwinHubblecho rađời lý luận về sự giãn nở của vũ trụ. Các nhà khoa học đã thiết lập nên