Vũ trụ không phải dạng phẳng như chúng ta từng biết?. (Ảnh: ESA/LFI & HFI Consortia)
Khi bạn ở trong một thứ gì đó, thật khó để nhìn thấy hình dạng thật sự của nó. Và tương tự, chúng ta vẫn đang tìm hiểu những điều mới về hình dạng của vũ trụ.
Hình dạng của vũ trụ như thế nào vốn là một trong những đề tài nghiên cứu mà các nhà quan học quan tâm. Theo dữ liệu quan sát, mô hình vũ trụ trong nhiều năm cho thấy vũ trụ của chúng ta có dạng phẳng. Điều này đồng nghĩa với việc khi bắn một chùm photon ra ngoài không gian, chùm tia sẽ tiếp tục đi theo đường thẳng.
Tuy nhiên, một nghiên cứu mới đây lại đưa ra lập luận khác. Dựa trên dữ liệu do vệ tinh Planck của Cơ quan Vũ trụ châu Âu thu thập được công bố vào năm ngoái, các nhà thiên văn học đã lập luận rằng, có trường hợp vũ trụ thực sự bị cong và khép kín, giống như một quả cầu đang phồng lên.
Điều đó có nghĩa là chùm photon cuối cùng sẽ quay trở lại nơi chúng bắt đầu thay vì đi mãi theo đường thẳng, cắt qua các chùm tia khác mà vốn tồn tại song song trong kịch bản vũ trụ dạng phẳng.
Đây sẽ là một vấn đề lớn. Theo nhóm các nhà thiên văn học quốc tế do Eleonora Di Valentino của Đại học Manchester ở Anh làm trưởng nhóm, phát hiện của họ cho thấy một "cuộc khủng hoảng vũ trụ" đòi hỏi phải "xem xét lại quyết liệt mô hình phù hợp vũ trụ hiện nay".
Đầu mối cho kết luận về độ cong của vũ trụ, theo các nhà nghiên cứu, là ở cách trọng lực bẻ cong đường đi của ánh sáng, một hiệu ứng từng được Einstein tiên đoán gọi là thấu kính hấp dẫn, một hiện tượng thiên văn xảy ra khi ánh sáng phát ra từ một vật thể bị lệch hướng trên đường đi dưới tác dụng của lực hấp dẫn khi qua gần các thiên thể khác.
Không chỉ ánh sáng mà cả bức xạ phông vi sóng vũ trụ (CMB), bức xạ điện từ còn sót lại trong không gian giữa các ngôi sao và các thiên hà, có niên đại khoảng 380.000 năm sau vụ nổ Big Bang khi các nguyên tử trung tính đầu tiên của vũ trụ hình thành, cũng chịu ảnh hưởng.
Khi chặn tất cả các nguồn ánh sáng, không gian sẽ phát sáng dù thực sự mờ nhạt. Đó là ánh sáng lâu đời nhất trong vũ trụ.
Dữ liệu từ vệ tinh Planck cho thấy CMB đang bị ảnh hưởng bởi thấu kính hấp dẫn mạnh hơn mức cần thiết. Các nhà nghiên cứu gọi sự bất thường này là Alens. Nhóm nghiên cứu tin rằng lời giải thích cho sự dị thường này có thể là do hình dạng của vũ trụ.
"Một vũ trụ khép kín có thể cung cấp một lời giải thích cho hiệu ứng này, với phổ bức xạ phông vi sóng vũ trụ đo được từ Planck cho thấy mức độ tin cậy lên tới hơn 99%" - các nhà thiên văn học giải thích - "Ở đây, chúng tôi tiếp tục điều tra bằng chứng về một vũ trụ khép kín từ Planck, hình dạng cong giúp giải thích một cách tự nhiên về biên độ dị thường của thấu kính hấp dẫn".
Một vũ trụ dạng cong có thể giải thích điều bất thường này nhưng lại có một số vấn đề lớn. Không ít các phân tích từ dữ liệu của Planck, bao gồm cả dữ liệu năm 2018, đã kết luận rằng các mô hình vũ trụ của chúng ta trước đây là chính xác, bao gồm cả mô hình về vũ trụ phẳng.
Một số vấn đề khác đã được nhóm nghiên cứu cẩn thận ghi chú trong báo cáo. Một trong số đó là Hubble Constant, tốc độ vũ trụ đang giãn nở và là "cái gai" trong khía cạnh vũ trụ học. Không có hai phép đo nào của Hubble Constant tương đồng và việc vũ trụ có hình dạng uốn cong chỉ khiến cho dự đoán tốc độ giãn nở của vũ trụ trở nên khó khăn hơn.
Dữ liệu từ các khảo sát dao động âm thanh baryon của năng lượng tối, nguồn năng lượng chưa xác định làm tăng tốc độ giãn nở của vũ trụ, cũng không phù hợp với mô hình vũ trụ khép kín cũng như dữ liệu thu được từ các quan sát thấu kính hấp dẫn.
Các nhà vật lý thiên văn George Efstathiou và Steven Gratton của Đại học Cambridge đã phân tích dữ liệu thu được từ Planck năm 2018 và tìm thấy bằng chứng về độ cong của vũ trụ. Tuy nhiên, khi họ so sánh nó với các bộ dữ liệu khác của Planck và dữ liệu dao động âm thanh baryon, họ đã tìm thấy "bằng chứng mạnh mẽ bổ trợ cho mô hình vũ trụ phẳng".
Vì vậy, nói rộng ra, phần lớn dữ liệu dường như là hỗ trợ cho mô hình về một vũ trụ phẳng chứ không phải là một vũ trụ khép kín, ngoại trừ sự bất thường của Alens. Giống như một viên sỏi trong giày của bạn sẽ khiến bạn luôn cảm thấy khó chịu..
Đó là một vấn đề cần được giải quyết, nhưng hiện tại, điều đó có thể là không thể.
* Mời quý độc giả theo dõi các chương trình đã phát sóng của Đài Truyền hình Việt Nam trên TV Online!