Các nhà nghiên cứu tại trường đại học Pennsylvania (gọi tắt là Penn) vừa cho biết, một thí nghiệm mới kiểm tra khả năng của hấp dẫn trong việc bẻ cong ánh sáng khi nó truyền qua các vật thể lớn như lỗ đen có thể cung cấp bằng chứng về sự tồn tại của các chiều dư (extra dimensions).
Hầu hết công việc của các nhà vật lý thiên văn là nghiên cứu hiệu ứng thấu kính hấp dẫn hay ánh sáng bị bẻ cong, liên quan tới các thiên hà và các cụm thiên hà. Nghiên cứu mới nhất tại Penn đo hiệu ứng này đối với lỗ đen siêu nặng được tin là tồn tại ở tâm giải Ngân hà.
Các phân tích được thực hiện bởi sinh viên Amitai Y. Bin-Nun nghành vật lý thiên văn và vũ trụ học tại Penn, dưới sự hướng dẫn của trợ lý giáo sư Justin Khoury và giáo sư Ravi K. Sheth cùng làm việt tại Khoa vật lý và thiên văn của Trường đại học khoa học và nghệ thuật Penn (SAS). Bài báo được đăng trên Physical Review D.
“Chúng tôi tìm thấy rằng, nếu vũ trụ của chúng ta được miêu tả bởi một lý thuyết gắn liền với các chiều dư thì ánh sáng chiếu qua gần lỗ đen ở tâm Dải Ngân hà sẽ sáng hơn so với trường hợp vũ trụ không có các chiều dư,” Bin-Nun cho biết. “Các bức ảnh với độ sáng cao hơn sẽ cho thấy bằng chứng về các chiều dư và đó sẽ là một bước tiến quan trọng đáng kinh ngạc.”
Bin-Nun nghiên cứu hiệu ứng thấu kính hấp dẫn do các sao quay quanh Sagittarius A*, hay Sgr A*, một nguồn bức xạ sóng radio tại tâm Ngân hà. Sgr A* được chọn là vì nó được cho là chứa lỗ đen siêu nặng tại tâm Ngân hà. Lực hấp dẫn mạnh của lỗ đen sẽ bẻ cong ánh sáng từ Sgr A* truyền đến Trái đất, tạo ra nhiều ảnh của cùng một ngôi sao.
Bin-Nun mô phỏng quỹ đạo của các sao gần lỗ đen và xem mỗi sao như một nguồn sáng mà ánh sáng từ đó đến chúng ta bị lỗ đen bẻ cong, tính toán vị trí và độ sáng của các ảnh sao thứ cấp (“secondary” image) xuất hiện gần lỗ đen. Đối với mỗi sao đơn, Bin-Nun thấy rằng độ sáng của các ảnh thứ cấp này thay đổi theo thời gian và đạt cực đại khi ngôi sao gần như thẳng hàng với Sgr A*.
Kế đến, Bin-Nun lặp lại những phân tích trên với giả thiết lỗ đen được miêu tả bởi một metric lấy từ kịch bản vũ trụ màng Randall-Sundrum II, chứa chiều phụ thứ năm (ngoài 4 chiều không thời gian thông thường). Nếu những mô tả trên đây về lỗ đen là đúng, thì các ảnh sao thứ cấp của sao S2 sẽ sáng hơn 44% khi nó đạt đỉnh sáng vào đầu năm 2018, cung cấp bằng chứng cho sự hiện diện của chiều phụ thứ năm, là nơi hấp dẫn khá loãng. Nếu không, miêu tả 4 chiều về lỗ đen phải được điềuc chỉnh cho chính xác hơn.
Thậm chí nếu vũ trụ thực không phải năm chiều, hoặc những phân tích này bị bác bỏ bởi một luận điểm nào đó, “chúng ta nên xem xét nhiều lý thuyết hấp dẫn khác nhau mang lại hiệu ứng thấu kính hấp dẫn lớn và nên xem các hiệu ứng thấu kính hấp dẫn là kiểm chứng cho lý thuyết đó,” Bin-Nun cho biết.
Thới Ngọc Tuấn Quốc
Theo Physorg.com
