Phát hiện chấn động: Các nhà thiên văn học có thể đã tìm thấy 'vết nứt trong vũ trụ'?

Một nhóm các nhà vật lý thiên văn cho biết họ có thể vừa tìm ra bằng chứng đầu tiên cho sự tồn tại của "dây vũ trụ" (cosmic strings) – những "vết nứt" dài một chiều được giả thuyết là tàn dư từ những khoảnh khắc đầu tiên khi vũ trụ bắt đầu mở rộng.

Dây vũ trụ: Vết nứt cổ xưa trong không gian?

Khái niệm "dây vũ trụ" lần đầu tiên được đưa ra vào những năm 1970 bởi nhà vật lý lý thuyết Tom W. B. Kibble và sau đó được phát triển thêm trong bối cảnh lý thuyết dây (string theory). Những dây này được cho là mỏng hơn cả một proton nhưng vô cùng đặc và có thể kéo dài khắp toàn bộ vũ trụ. Chúng được hình thành chỉ trong một giây đầu tiên sau vụ nổ Big Bang và được miêu tả là những "khiếm khuyết" hay "vết nứt" trong cấu trúc không-thời gian.

Mặc dù đã có nhiều nỗ lực tìm kiếm chúng trong nhiều thập kỷ qua, dây vũ trụ vẫn chưa từng được phát hiện. Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng khi các dây này cắt nhau, chúng có thể tạo ra các gợn sóng trong không-thời gian mà chúng ta gọi là sóng hấp dẫn, cung cấp manh mối để phát hiện chúng.

Manh mối từ sóng hấp dẫn và nền vi sóng vũ trụ

Theo nhóm LIGO Scientific Collaboration, các dây vũ trụ có thể tạo ra những đợt sóng hấp dẫn mạnh mẽ, đặc biệt tại những điểm "thắt nút" (cusps) trên dây, nơi chúng di chuyển với vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng. Những đợt sóng hấp dẫn này là một trong các tín hiệu mà các nhà khoa học đang tìm kiếm để xác nhận sự tồn tại của dây vũ trụ.

Ngoài ra, dây vũ trụ cũng có thể được phát hiện thông qua nền vi sóng vũ trụ (Cosmic Microwave Background - CMB), thứ bức xạ còn sót lại từ Big Bang vẫn bao phủ khắp vũ trụ. Trong nghiên cứu mới nhất, nhóm khoa học đã tập trung vào một vùng không gian có tên CSc-1, nơi họ tìm thấy nhiều ứng cử viên tiềm năng cho dây vũ trụ.

Khi phân tích hai thiên hà trong khu vực CSc-1, nhóm nghiên cứu sử dụng Kính viễn vọng Himalayan Chandra và phát hiện hiện tượng có thể là thấu kính hấp dẫn – khi không-thời-gian bị uốn cong bởi một vật thể cực kỳ nặng. Họ nghi ngờ rằng hai thiên hà được quan sát thực chất là một, nhưng bị biến dạng bởi dây vũ trụ. Phân tích sâu hơn cho thấy hai thiên hà này có quang phổ rất giống nhau, củng cố giả thuyết rằng đây là hiện tượng thấu kính hấp dẫn gây ra bởi dây vũ trụ.

Trong bài báo của mình, các nhà nghiên cứu viết: "Mô hình hóa dữ liệu quan sát tại CSc-1 cho thấy một số lượng lớn cặp thiên hà có thể được giải thích bởi hình học phức tạp của dây vũ trụ. Góc giữa các thành phần của cặp thiên hà SDSSJ110429-A,B có thể được giải thích nếu dây này nghiêng mạnh theo hướng quan sát và có thể bị bẻ cong trong mặt phẳng ảnh."

Ngoài dữ liệu từ CMB và quang phổ, nhóm còn nhận thấy dấu hiệu của một cạnh sắc nét trong hình ảnh, điều này cùng với các bằng chứng khác làm tăng khả năng về sự hiện diện của dây vũ trụ. Dẫu vậy, họ vẫn giữ thái độ thận trọng. Có thể các thiên hà chỉ có những tính chất giống nhau vì được hình thành gần nhau, hoặc hiện tượng này là kết quả của một loại thấu kính hấp dẫn khác chưa được giải thích.

Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ tiếp tục quan sát khu vực này bằng những kính viễn vọng mạnh mẽ hơn để xác nhận phát hiện của mình. Nếu dây vũ trụ thực sự tồn tại, chúng không chỉ là dấu tích của vũ trụ sơ khai mà còn mở ra cánh cửa mới để hiểu về cấu trúc và sự tiến hóa của không-thời gian.