Giới khoa học nghi ngờ: Vũ trụ đang âm thầm xoay - một vòng kéo dài 500 tỷ năm

Trong hơn một thập kỷ qua, giới thiên văn học đã đau đầu với một câu hỏi tưởng chừng đơn giản: vũ trụ đang giãn nở với tốc độ bao nhiêu. Vấn đề nằm ở chỗ, cách đo tốc độ giãn nở của vũ trụ - được gọi là hằng số Hubble - lại cho ra hai kết quả khác nhau tùy vào phương pháp đo, và sự chênh lệch này chưa từng được giải thích một cách thỏa đáng. Hiện tượng đó được gọi là "Hubble tension".

Thông thường, khi nhìn vào ánh sáng cổ xưa của vũ trụ - bức xạ nền vi ba vũ trụ (CMB) - các nhà thiên văn học đo được tốc độ giãn nở khoảng 67,4 km mỗi giây cho mỗi megaparsec. Trong khi đó, khi quan sát các thiên thể ở vũ trụ gần như siêu tân tinh loại Ia hay sao biến quang Cepheid, con số này lại lên đến 73 km mỗi giây trên cùng một đơn vị đo. Chênh lệch không nhỏ đó khiến nhiều mô hình vũ trụ học gặp khó khăn trong việc thống nhất các quan sát.

Một nghiên cứu mới vừa công bố đưa ra một giả thuyết đầy bất ngờ: nếu vũ trụ thực sự đang quay, với chu kỳ khoảng 500 tỷ năm cho một vòng, thì chính chuyển động quay đó có thể là yếu tố khiến các phép đo cho kết quả khác nhau. Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Hawaiʻi tại Mānoa, dẫn đầu bởi nhà vật lý István Szapudi, cho biết họ đã thử xây dựng một mô hình đơn giản của vũ trụ dưới giả định rằng không gian đang quay rất chậm, và kết quả lại phù hợp đáng ngạc nhiên với các số liệu hiện tại.

Szapudi ví von bằng cách nhắc lại câu nói nổi tiếng của Heraclitus - "mọi thứ đều chuyển động" - rồi thêm rằng, biết đâu chúng ta nên sửa lại thành "mọi thứ đều xoay". Điều thú vị là mô hình của nhóm không chỉ giải quyết được vấn đề về hằng số Hubble mà còn tương thích với các mô hình vũ trụ quay khác từng được đề xuất. Theo nhóm tác giả, nếu vũ trụ thực sự quay với tốc độ vừa đủ - không quá lớn để gây ra những vòng lặp thời gian nghịch lý, nhưng cũng không nhỏ đến mức vô nghĩa - thì chuyển động đó có thể ảnh hưởng đến cách không gian giãn nở trong suốt hàng tỷ năm qua.

Trước đây, đã từng có những dấu hiệu cho thấy một số thiên hà trong vũ trụ sơ khai có xu hướng quay theo một chiều nhất định, nhưng chưa có bằng chứng rõ ràng nào cho thấy toàn bộ vũ trụ cũng như vậy.

Dù vậy, ý tưởng vũ trụ quay không phải quá xa vời về mặt lý thuyết. Trong nghiên cứu lần này, nhóm tác giả đã sử dụng một mô hình vũ trụ phi tương đối tính, tức dựa trên cơ sở vật lý cổ điển Newton, chứ chưa áp dụng các mô hình phức tạp hơn của thuyết tương đối rộng. Họ thừa nhận rằng đây mới chỉ là bước đầu, và cần thêm rất nhiều nghiên cứu để so sánh mô hình vũ trụ quay với toàn bộ mạng lưới quan sát đang được dùng để xây dựng mô hình chuẩn hiện nay.

Kết luận ban đầu của nhóm cho thấy, nếu giả định vũ trụ có tốc độ quay tiệm cận mức tối đa có thể chấp nhận được về mặt vật lý, thì họ có thể bắt đầu với tốc độ giãn nở khớp với CMB và tính ra được một hằng số Hubble phù hợp với các quan sát hiện tại - điều mà rất ít mô hình khác làm được.

Dù còn nhiều bước phải thực hiện, từ việc đưa mô hình này vào các mô phỏng N-body cho đến việc mở rộng nó trong khung vật lý tương đối tính, nghiên cứu lần này mở ra một khả năng mới: rằng có thể, suốt hàng tỷ năm qua, toàn bộ vũ trụ mà chúng ta đang sống trong đó không chỉ giãn nở - mà còn đang âm thầm quay chậm chạp quanh một trục nào đó.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.