Một nghiên cứu mới đã phát hiện ra rằng vũ trụ đang ngày càng trở nên nóng hơn. Nhiệt độ đã tăng khoảng 10 lần trong vòng 10 tỷ năm qua.
Nghiên cứu được công bố ngày 13 tháng 10 trên Astrophysical Journal (Tạp chí Vật lý Thiên văn), các nhà khoa học đã thăm dò lịch sử nhiệt của vũ trụ trong 10 tỷ năm qua. Họ đã phát hiện ra rằng nhiệt độ trung bình của khí trên toàn vũ trụ đã tăng hơn 10 lần trong khoảng thời gian đó và đạt khoảng 2 triệu độ Kelvin ngày nay - khoảng 4 triệu độ F.
“Phép đo mới của chúng tôi cung cấp sự xác nhận trực tiếp về công trình nghiên cứu của Jim Peebles - người đoạt giải Nobel Vật lý năm 2019 - người đã đặt ra lý thuyết về cách mà các cấu trúc quy mô lớn hình thành trong vũ trụ”, Yi-Kuan Chiang, tác giả chính của nghiên cứu và một thành viên nghiên cứu tại Trung tâm Vũ trụ học và Vật lý Hạt thiên văn của Đại học Bang Ohio.
Các cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ đề cập đến các mẫu hình toàn cầu của các thiên hà và các cụm thiên hà trên quy mô vượt ra ngoài các thiên hà riêng lẻ. Nó được hình thành do sự sụp đổ hấp dẫn của vật chất tối và khí.
“Khi vũ trụ phát triển, lực hấp dẫn kéo vật chất tối và khí trong không gian lại với nhau thành các thiên hà và cụm thiên hà”, Chiang nói. "Lực cản rất bạo lực - bạo lực đến mức ngày càng nhiều khí bị sốc và nóng lên".
Ông Chiang cho biết, phát hiện này đã chỉ cho các nhà khoa học cách theo dõi tiến trình hình thành cấu trúc vũ trụ bằng cách “kiểm tra nhiệt độ” của vũ trụ.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một phương pháp mới cho phép họ ước tính nhiệt độ của khí ở xa Trái đất hơn - nghĩa là quay ngược thời gian xa hơn - và so sánh chúng với các khí gần Trái đất hơn và gần thời điểm hiện tại. Ông cho biết, giờ đây, các nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng vũ trụ ngày càng nóng lên theo thời gian do sự sụp đổ hấp dẫn của cấu trúc vũ trụ, và sự nóng lên có thể sẽ tiếp tục.
Để hiểu nhiệt độ của vũ trụ đã thay đổi như thế nào theo thời gian, các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu về ánh sáng trên khắp không gian do hai sứ mệnh Planck và Sloan Digital Sky Survey thu thập được. Planck là sứ mệnh của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu hoạt động với sự tham gia của NASA; Sloan thu thập hình ảnh chi tiết và quang phổ ánh sáng từ vũ trụ.
Họ kết hợp dữ liệu từ hai sứ mệnh và đánh giá khoảng cách của các khí nóng gần và xa thông qua đo độ lệch đỏ, một khái niệm mà các nhà vật lý thiên văn sử dụng để ước tính tuổi vũ trụ mà các vật thể ở xa được quan sát. (“Dịch chuyển đỏ” được đặt tên theo cách kéo dài bước sóng của ánh sáng. Một thứ ở càng xa trong vũ trụ, thì bước sóng ánh sáng của nó càng dài. Các nhà khoa học nghiên cứu vũ trụ gọi điều đó là kéo dài hiệu ứng dịch chuyển đỏ).
Khái niệm dịch chuyển đỏ hoạt động vì ánh sáng chúng ta nhìn thấy từ các vật thể xa Trái đất hơn là lâu hơn ánh sáng chúng ta nhìn thấy từ các vật thể gần Trái đất hơn - ánh sáng từ các vật thể ở xa đã đi một hành trình dài hơn để đến được với chúng ta. Thực tế đó, cùng với phương pháp ước tính nhiệt độ từ ánh sáng, cho phép các nhà nghiên cứu đo nhiệt độ trung bình của các chất khí trong vũ trụ sơ khai - những chất khí bao quanh các vật thể ở xa hơn - và so sánh nhiệt độ đó với nhiệt độ trung bình của các chất khí gần Trái đất hơn - chất khí của hôm nay.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy những khí đó trong vũ trụ ngày nay đạt nhiệt độ khoảng 2 triệu độ Kelvin - tương đương 4 triệu độ F, xung quanh các vật thể gần Trái đất hơn. Đó là khoảng 10 lần nhiệt độ của các khí xung quanh các vật thể ở xa hơn và xa hơn trong thời gian ngược lại.
Chiang cho biết, vũ trụ đang nóng hơn lên do quá trình hình thành cấu trúc và thiên hà tự nhiên. Nó không liên quan đến sự ấm lên trên Trái đất. Ông nói: “Những hiện tượng này đang xảy ra trên những quy mô rất khác nhau". Chúng hoàn toàn không có kết nối với nhau".
Nghiên cứu này được hoàn thành với sự hợp tác của các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý và Toán học Vũ trụ Kavli, Đại học Johns Hopkins và Viện Vật lý Thiên văn Max Planck.
Ánh Dương
Tác giả: Laura Arenschield, Đại học Ohio State University
