Ảo ảnh vũ trụ cho thấy ngôi sao phát nổ năm lần và giúp đo tốc độ của vũ trụ

Một vụ nổ sao ở xa vừa cung cấp một công cụ mới để các nhà khoa học hiểu được tốc độ tăng trưởng thực sự của vũ trụ. Siêu tân tinh có tên SN Winny xuất hiện nhiều lần trên bầu trời đêm, hé lộ 5 hình ảnh riêng biệt của cùng một sự kiện thiên văn nhờ hiệu ứng thị giác cực đỉnh. Hiện tượng hiếm gặp này hoạt động như một phòng thí nghiệm tự nhiên có quy mô khổng lồ. Các nhà nghiên cứu hiện đang sử dụng dị thường quang học này để cố gắng giải quyết một trong những bế tắc lớn nhất trong vật lý lý thuyết đương đại. Khám phá này hứa hẹn sẽ viết lại những cẩm nang về vũ trụ học.

Nằm cách Trái đất 10 tỷ năm ánh sáng ấn tượng, ánh sáng của ngôi sao sắp chết bị biến dạng mạnh mẽ trước khi chạm tới gương của kính viễn vọng trên mặt đất. Các nhóm từ Đại học Kỹ thuật Munich (TUM) và Đại học Ludwig Maximilian (LMU) dẫn đầu việc phân tích phức tạp các dữ liệu thu thập được. Mục tiêu trung tâm là đo thời gian trễ chính xác giữa sự xuất hiện của mỗi phản xạ ánh sáng trong số năm phản xạ ánh sáng. Sự khác biệt về thời gian này là chìa khóa để xác định hằng số Hubble với độ chính xác chưa từng có. Nỗ lực chung có sự tham gia của hàng chục chuyên gia tập trung vào việc giải mã bí ẩn.

Thấu kính hấp dẫn tạo ra ảo ảnh quang học ở quy mô khổng lồ

Sự xuất hiện nhiều lần của SN Winny không phải là lỗi của các công cụ quan sát mà là hệ quả trực tiếp của các định luật tương đối rộng do Albert Einstein xây dựng vào đầu thế kỷ trước. Giữa Trái đất và ngôi sao đang phát nổ, có một thiên hà khổng lồ hoạt động như một chiếc kính lúp vũ trụ khổng lồ thực sự. Lực hấp dẫn của vật thể trung gian này mạnh đến mức nó có thể uốn cong kết cấu không-thời gian xung quanh nó. Do đó, các photon do siêu tân tinh phát ra sẽ di chuyển theo những con đường khác nhau, vượt qua chướng ngại vật thiên hà bằng một số tuyến đường vòng. Ánh sáng tuân theo độ cong của không gian.

Vì mỗi đường đi có độ dài riêng và đối mặt với mật độ hấp dẫn khác nhau nên ánh sáng tới hành tinh của chúng ta vào những thời điểm khác nhau. Các nhà thiên văn học đã quan sát sự xuất hiện đầu tiên của chớp sáng và ngay sau đó đã ghi lại các dư chấn xuất hiện ở những điểm hơi khác nhau trong cùng một vùng không gian. Sự liên kết hình học cần thiết để hiệu ứng này xảy ra đòi hỏi sự hoàn hảo đặc biệt giữa người quan sát, thấu kính và nguồn sáng. Đó là một sự kiện tình cờ biến thiên hà trung gian thành một kính thiên văn tự nhiên mạnh hơn nhiều so với bất kỳ thiết bị nào do nhân loại chế tạo cho đến nay.

Sự chậm trễ trong sự xuất hiện của ánh sáng cho phép chúng ta tính toán nhịp điệu của vũ trụ

Tầm quan trọng của SN Winny vượt xa vẻ đẹp hình ảnh của nó hay sự tò mò đơn thuần về hiện tượng số nhân. Các nhà khoa học hiện đang phải đối mặt với một vấn đề nan giải sâu sắc được gọi là lực căng Hubble, trong đó các phương pháp đo khác nhau chỉ ra những kết quả rất khác nhau về tốc độ giãn nở của vũ trụ. Một số kỹ thuật phân tích nền vi sóng vũ trụ do Vụ nổ lớn để lại, trong khi những kỹ thuật khác xem xét các ngôi sao đang dao động trong các thiên hà lân cận. Những con số không cộng lại. Khám phá mới này đưa ra một con đường thay thế và hoàn toàn độc lập để giải quyết sự khác biệt toán học đang ám ảnh các nhà nghiên cứu.

Để hiểu cách hoạt động của phép đo trong thực tế, các chuyên gia chia quá trình phân tích thành các bước cơ bản:

Leia Também

Tuyết rơi mùa xuân tấn công Colorado từ thứ Ba đến thứ Tư với lượng tuyết rơi dày tới 30 cm

Các phương tiện của NASA chụp ảnh toàn cảnh 360 độ chưa từng có trên Sao Hỏa để lập bản đồ cho các sứ mệnh trong tương lai

Apple phát hành iOS 26.5 Beta 4 với những cải tiến RCS và tập trung vào hiệu suất dành cho nhà phát triển

• Lực hấp dẫn của thiên hà phía trước làm chệch hướng các tia sáng ở những góc độ khác nhau và không thể đoán trước được.
• Tuyến đường dài hơn dẫn đến sự chậm trễ trong việc đến nơi có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tháng.
• Sự chênh lệch thời gian chính xác cho thấy quãng đường mà bức xạ truyền đi trong chân không không gian.
• Tính toán cuối cùng đưa ra tốc độ giãn nở của không gian giữa các thiên thể ở xa.

Nhóm nghiên cứu tập trung cao độ vào việc tinh chỉnh đường cong ánh sáng của từng hình ảnh trong số năm hình ảnh được chụp bởi các thiết bị. Việc theo dõi liên tục đòi hỏi sự kiên nhẫn cao độ vì ánh sáng từ siêu tân tinh dần yếu đi trong nhiều tuần sau vụ nổ. Loại bỏ nhiễu thống kê và đảm bảo rằng các biến thể độ sáng tương ứng chính xác với cùng một sự kiện là thách thức kỹ thuật lớn nhất trong toàn bộ hoạt động. Siêu máy tính tại các trường đại học Đức xử lý hàng terabyte thông tin hàng ngày để đảm bảo tính toàn vẹn tuyệt đối của mô hình vật lý được áp dụng.

Sự hiếm có của hiện tượng thách thức thống kê thiên văn hiện nay

Việc tìm ra một siêu tân tinh nhân với thấu kính hấp dẫn đã được coi là một kỳ tích đáng chú ý, nhưng SN Winny thậm chí còn thuộc loại đặc biệt và có giá trị hơn. Nó được phân loại là siêu tân tinh loại Ia, một sự kiện nhiệt hạch xảy ra khi một ngôi sao lùn trắng hấp thụ vật chất từ ​​sao đồng hành cho đến khi đạt đến ngưỡng tới hạn và phát nổ dữ dội. Những vụ nổ này có độ sáng nội tại được tiêu chuẩn hóa, hoạt động như những ngọn nến tiêu chuẩn chính xác để đo khoảng cách trong vũ trụ rộng lớn. Sự kết hợp hiếm hoi giữa một ngọn nến tiêu chuẩn và hiệu ứng đa thấu kính tạo nên khung cảnh hoàn hảo cho vũ trụ học hiện đại.

Theo ước tính chặt chẽ của các chuyên gia trong lĩnh vực này, xác suất quan sát được điều gì đó tương tự gần như là không thể. Các nhà nghiên cứu tính toán rằng cứ một trăm nghìn siêu tân tinh thì chỉ có một siêu tân tinh chịu được loại biến dạng hấp dẫn này có khả năng tạo ra năm hình ảnh đồng thời và rõ ràng. Nói chung, các nhà thiên văn học có thể phát hiện hai hoặc nhiều nhất là bốn bản sao khi sự sắp xếp không gian thuận lợi. Điểm sáng thứ năm cung cấp thêm một lớp dữ liệu quan trọng giúp loại bỏ sự không chắc chắn trong việc lập mô hình phân bố vật chất tối của thiên hà thấu kính.

Các đài quan sát chuẩn bị danh mục chưa từng có cho những tháng tới

Quá trình phân tích đầy đủ về SN Winny dự kiến ​​sẽ kéo dài đến hết năm 2026, đòi hỏi các đánh giá ngang hàng nghiêm ngặt trước khi kết quả cuối cùng được công bố. Các nhà nghiên cứu cần đảm bảo rằng không có biến số ẩn nào, chẳng hạn như các đám mây bụi giữa các vì sao, ảnh hưởng đến thời gian đến của ánh sáng. Nếu phép đo xác nhận những kỳ vọng ban đầu, vật lý lý thuyết có thể loại bỏ các mô hình cũ và áp dụng cách hiểu mới về hành trạng của năng lượng tối. Năng lượng tối đóng vai trò là lực bí ẩn chịu trách nhiệm đẩy nhanh quá trình tách các thiên hà ra khỏi nhau trên quy mô lớn.

Thành công vượt trội của quan sát biệt lập này thúc đẩy cộng đồng khoa học tích cực tìm kiếm các mục tiêu mới, tương tự trên bầu trời sâu. Đài quan sát Vera C. Rubin được trang bị công nghệ quét tiên tiến, có khả năng lập bản đồ bầu trời với tốc độ chưa từng có trong lịch sử thiên văn học. Kỳ vọng chung là tổ hợp thiên văn mới sẽ có thể xác định được hàng chục siêu tân tinh gương trong vài năm hoạt động tới. Việc tạo ra một danh mục phong phú về những sự kiện vũ trụ này sẽ cho phép chúng ta lập bản đồ rõ ràng về quá trình tiến hóa của vũ trụ từ thời kỳ sơ khai đến thời kỳ hiện đại.