Một vụ nổ sao siêu sáng cách Trái đất 10 tỷ năm ánh sáng xuất hiện được nhân thành 5 hình ảnh riêng biệt trên bầu trời đêm. Sự kiện vũ trụ hiếm gặp này là kết quả của sự liên kết hoàn hảo với hai thiên hà ở phía trước. Cấu hình hoạt động như một thấu kính hấp dẫn tự nhiên có tỷ lệ khổng lồ. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Kỹ thuật Munich xác định hiện tượng này là cơ hội để tính toán chính xác tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Vật thể thiên văn này được các nhà khoa học tham gia khám phá đặt tên chính thức là SN 2025wny và biệt danh SN Winny. Ánh sáng phát ra từ vụ nổ đi theo những đường khác nhau khi nó đi qua trường hấp dẫn của các thiên hà trung gian. Độ lệch này tạo ra độ trễ có thể đo được về thời gian tới của chùm ánh sáng tại các đài quan sát trên mặt đất. Việc đo chính xác các khoảng thời gian này cung cấp dữ liệu cần thiết để xác định hằng số Hubble theo cách hoàn toàn độc lập.
Hiệu ứng hình ảnh tạo ra nhiều hình ảnh của cùng một sự kiện thiên văn
Siêu tân tinh được đề cập có độ sáng cao hơn đáng kể so với các vụ nổ sao thông thường được khoa học phân loại. Các photon đã truyền qua chân không hàng tỷ năm trước khi bị lệch do lực hấp dẫn. Cặp thiên hà ở giữa đường đi đã làm biến dạng kết cấu không thời gian xung quanh chúng. Kết quả hình ảnh trực tiếp của sự giao thoa vật lý này bao gồm hình chiếu của năm điểm sáng giống hệt nhau có nguồn gốc từ cùng một nguồn.
Hầu hết các hệ thống thấu kính hấp dẫn được biết đến chỉ tạo ra hai hoặc bốn ảnh qua gương. Sự liên kết hình học chính xác được tìm thấy trong trường hợp cụ thể này đã tạo ra một mô hình trực quan mà các nhà thiên văn học ví như pháo hoa vũ trụ. Phát hiện này đã được xác nhận vào tháng 8 năm 2025. Nhóm chuyên gia đã dành sáu năm tìm kiếm không ngừng nghỉ để tìm ra những ứng viên có những đặc điểm chính xác này trong không gian sâu.
Kính thiên văn hai mắt lớn, được lắp đặt ở vùng núi Arizona, đã ghi lại những hình ảnh sơ cấp. Thiết bị quan sát có hai gương chính có đường kính 8,4 mét và hệ thống quang học thích ứng tiên tiến. Bức ảnh có độ phân giải cao cho thấy hạt nhân của hai thiên hà trung tâm được bao quanh bởi năm chấm màu xanh tượng trưng cho siêu tân tinh được nhân lên.
Phân phối khối lượng đơn giản hóa các phép tính toán học phức tạp
Các nhà nghiên cứu Allan Schweinfurth và Leon Ecker đã tiến hành phân tích chi tiết về vị trí không gian của từng điểm sáng. Các nhà khoa học đã xây dựng mô hình tính toán đầu tiên tập trung vào sự phân bố khối lượng trong các thiên hà có chức năng như thấu kính. Hệ nhị phân có cấu trúc trơn tru và khá đều đặn. Các quan sát cho thấy hoàn toàn không có va chạm thiên hà trong quá khứ của các thành hệ này.
Cấu trúc đơn giản của cặp thiên hà giúp dễ dàng thực hiện các phép tính toán học với độ chính xác cao. Các cụm thiên hà phức tạp thường đưa ra các biến số khó tách biệt trong các phép đo thiên văn. Việc giảm bớt những điều không chắc chắn vốn có của các phương pháp truyền thống là tài sản lớn nhất của khám phá gần đây này. Các nhóm từ các tổ chức khác nhau tiếp tục cải tiến các mô hình lý thuyết bằng việc bổ sung dữ liệu mới được thu thập hàng tuần.
Đặc tính kỹ thuật của sự kiện thiên văn hội tụ những yếu tố giúp tối ưu hóa công việc quan sát trực tiếp của các nhà thiên văn học:
- Nguồn sáng ban đầu vẫn ở vị trí cách hệ mặt trời của chúng ta 10 tỷ năm ánh sáng.
- Hai thiên hà ở giữa hoạt động giống như một tấm gương cong tự nhiên ở quy mô vĩ mô.
- Bản ghi ảnh hiển thị các hình ảnh được nhân lên với tông màu xanh rõ ràng trên nền tối.
- Sự vắng mặt của nhiễu loạn hấp dẫn cho phép mô hình hóa trực tiếp vật chất tối hiện diện.
- Việc theo dõi hiện tượng này liên quan đến kính viễn vọng trên mặt đất và các nền tảng quỹ đạo.
Giáo sư Sherry Suyu nhấn mạnh sự hiếm hoi về mặt thống kê khi tìm thấy một cấu hình không gian sạch sẽ như vậy. Xác suất toán học của sự liên kết hoàn hảo với những đặc điểm cụ thể này vẫn ở mức dưới một phần triệu. Nhóm nghiên cứu đã biên soạn một danh mục phong phú các thấu kính hấp dẫn đầy hứa hẹn trong thập kỷ qua. Việc truyền dữ liệu dẫn đến việc xác định chính xác hệ thống SN Winny.
Sự bất đồng lịch sử về hằng số Hubble có cách tiếp cận mới
Cộng đồng khoa học đo tốc độ giãn nở của vũ trụ thông qua hai phương pháp chính và riêng biệt. Kỹ thuật đầu tiên sử dụng cái gọi là thang khoảng cách vũ trụ dựa trên độ sáng của các ngôi sao biến quang ở gần. Cách tiếp cận thứ hai xem xét những dao động nhỏ trong bức xạ nền vi sóng vũ trụ bắt nguồn ngay sau Vụ nổ lớn. Các kết quả bằng số thu được từ hai con đường này cho thấy sự khác biệt dai dẳng.
Sự khác biệt giữa các giá trị tính toán đã thách thức mô hình chuẩn của vũ trụ học hiện đại trong nhiều thập kỷ. Sự bế tắc kỹ thuật làm nảy sinh những cuộc tranh luận thường xuyên về sự cần thiết phải xây dựng nền vật lý mới hoặc về những sai sót có thể xảy ra trong các thiết bị hiệu chuẩn. Nghiên cứu về siêu tân tinh SN 2025wny đưa ra hướng nghiên cứu thứ ba hoàn toàn không liên quan đến những hướng nghiên cứu trước đó. Phương pháp dựa trên độ trễ tạm thời của ánh sáng hoạt động trong một bước tính toán duy nhất.
Kỹ thuật đo trực tiếp phụ thuộc ít hơn vào việc hiệu chuẩn được tích lũy qua nhiều bước quan sát. Các giả định lý thuyết về sự tiến hóa của vũ trụ trong thiên niên kỷ đầu tiên sau Vụ nổ lớn cũng không còn giá trị trong phương trình cụ thể này. Nhà nghiên cứu Stefan Taubenberger giải thích rằng khoảng thời gian giữa sự xuất hiện của mỗi hình ảnh phản chiếu cung cấp chìa khóa cho điều bí ẩn. Kết hợp những độ trễ này với bản đồ khối lượng của các thiên hà mang lại giá trị của hằng số Hubble.
Các đài quan sát không gian đảm nhận việc giám sát liên tục hệ thống
Vụ nổ sao xảy ra vào thời điểm vũ trụ xấp xỉ 4 tỷ năm tuổi. Độ phóng đại hấp dẫn cực lớn khiến sự kiện này có thể được nhìn thấy một cách hoàn hảo bởi thiết bị lắp đặt trên bề mặt Trái đất. Các nhà nghiên cứu có kế hoạch ghi lại từng biến đổi về độ sáng trong năm hình ảnh với độ chính xác đến từng phần giây. Kính viễn vọng Không gian Hubble và Đài quan sát James Webb đã là một phần của mạng lưới giám sát hiện tượng.
Các nhóm quốc tế theo dõi sự phát triển của độ sáng ở nhiều bước sóng của phổ điện từ. Việc thu thập đồng thời dữ liệu quang phổ và trắc quang giúp cải thiện sự hiểu biết về thành phần hóa học của ngôi sao ban đầu. Mục tiêu trọng tâm của các chiến dịch quan sát là thiết lập một con số chính xác và độc lập về tốc độ giãn nở của vũ trụ. Các nhà khoa học chịu trách nhiệm về kế hoạch dự án sẽ công bố kết quả số sơ bộ vào năm 2026.
Trường hợp thực tế chứng minh tính hữu ích của thấu kính hấp dẫn trong việc nghiên cứu các vùng sâu của vũ trụ. Hiện tượng phóng đại tự nhiên mở rộng phạm vi hoạt động của kính thiên văn do loài người chế tạo. Việc quan sát đường đi của ánh sáng xung quanh những khối lượng khổng lồ cũng giúp kiểm tra các giới hạn của thuyết tương đối rộng. Các phương trình do Albert Einstein xây dựng tiếp tục hướng dẫn việc giải thích dữ liệu được thu thập ở rìa của vũ trụ quan sát được.