Một phân tích thống kê mới của các quan trắc mô hình vật chất tối lạnh lambda (ΛCDM) của vũ trụ học.
Sao siêu mới loại 1a là những ngôi sao đang bùng nổ giữ một vai trò quan trọng trong thiên văn học, chúng được xem như “những ngọn nến chuẩn” phát ra loại ánh sáng và lượng ánh sáng không đổi. Điều này có nghĩa là khoảng cách đến một sao siêu mới có thể tính được từ độ sáng của nó trên bầu trời.
Trước nửa cuối thập niên 1990, các nhà vũ trụ học cho rằng sự dãn nở của vũ trụ phải hoặc là không đổi theo thời gian, hoặc là đang chậm lại. Nhưng sau đó một đội nghiên cứu đứng đầu bởi Saul Perlmutter và Adam Riess và Brian Schmidt lưu ý rằng tốc độ dãn nở của vũ trụ đã và đang tăng lên. Các đội nghiên cứu đã tìm thấy hơn 50 sao siêu mới loại 1a ở xa mờ nhạt hơn trông đợi từ độ lệch đỏ đo được của chúng.
Sự dãn nở của vũ trụ làm cho ánh sáng phát ra từ một sao siêu mới bị lệch về phía bước sóng dài hơn khi quan sát trên Trái đất. Sự lệch đỏ này cho các nhà thiên văn học biết sao siêu mới đó đang chuyển động ra xa chúng ta nhanh như thế nào khi vụ nổ xảy ra – từ đó cho ta biết tốc độ dãn nở của vũ trụ khi ấy.
Tàn dư sao siêu mới loại 1a tên gọi G299. Ảnh chụp bởi Đài thiên văn tia X Chandra thuộc NASA. Ảnh: NASA
Khám phá bất ngờ
Khám phá bất ngờ trên là bằng chứng cho thấy sự dãn nở của vũ trụ đang tăng tốc. Nó mang về cho Perlmutter, Riess và Schmidt năng lượng tối.
Kể từ đó, ngày càng có nhiều bằng chứng độc lập cho sự dãn nở tăng tốc trong các phép đo phông nền vi sóng vũ trụ (CMB) và các quan trắc thiên hà. Thật vậy, sự dãn nở tăng tốc của vũ trụ đã trở thành một trụ cột của lí thuyết vũ trụ học phổ biến nhất, ΛCDM, trong đó Λ là hằng số vũ trụ học mô tả gia tốc đó.
Hàng trăm sao siêu mới loại 1a khác đã được quan sát kể từ thập niên 1990, nhưng hiện nay một số nhà vật lí đang bắt đầu nghi ngờ liệu những quan sát này có hậu thuẫn cho một sự dãn nở tăng tốc hay không. Subir Sarkar thuộc trường Đại học Oxford ở Anh, Jeppe Nielsen thuộc Viện hàn lâm Quốc tế Niels Bohr ở Đan Mạch và Alberto Guffani thuộc trường Đại học Turin ở Italy đã hoàn tất một phân tích thống kê của dữ liệu từ 740 sao siêu mới loại 1a và kết luận rằng “dữ liệu vẫn khá tương thích với một tốc độ dãn nở không đổi.”
Quá mức đơn giản
Sự khác biệt giữa nghiên cứu của bộ ba trên và các phân tích trước đây là ở chỗ ánh sáng sao siêu mới biến thiên bao nhiêu. Trong khi toàn bộ sao siêu mới loại 1a gần như giống hệt nhau, thì các nhà thiên văn vật lí biết rằng có những khác biệt quan trọng phải được xét đến. Sarkar và các đồng sự cho rằng các kĩ thuật thống kê thích hợp cho các nghiên cứu trước đây là quá đơn giản và chưa phù hợp cho tập hợp dữ liệu quan trắc đang ngày càng phong phú thêm.
Sử dụng một kĩ thuật mà Sarkar mô tả là “thống kê chuẩn công nghiệp”, bộ ba đã chọn một cách tiếp cận khác xử lí các biến thiên ở sao siêu mới. Họ kết luận rằng sự sai lệch với một vũ trụ dãn nở đều là dưới khoảng 3σ, một ý nghĩa thống kê tương đối nghèo. “Bằng chứng cho sự dãn nở tăng tốc là mong manh,” Sarkar nói, ông tin rằng mô hình ΛCDM cần được xét lại.
Roberto Trotta thuộc trường Imperial College London không đi xa thế, ông cho biết có một bằng chứng mạnh mẽ và độc lập khác cho sự dãn nở tăng tốc. Tuy nhiên, ông biết rõ rằng bằng chứng cho sự gia tốc ở các quan trắc loại 1a dường như không chắc chắn như trước đây người ta vẫn nghĩ. Trotta là người đã phát triển một phương pháp thống kê mới để phân tích dữ liệu loại 1a khác với phương pháp của Sakar. Ông cho biết các nhà thiên văn đã trong tư thế sẵn sàng quan sát hàng nghìn sao siêu mới loại 1a và họ phải chuẩn bị thích nghi với các kĩ thuật thống kê chặt chẽ hơn để phân tích chúng.
Bài báo gốc đăng trên tạp chí Scientific Reports.
Nguồn: physicsworld.com
