Thiết bị tìm kiếm vật chất bí ẩn nhất vũ trụ

Kính viễn vọng không gian Euclid do Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA) phát triển để tìm kiếm vật chất tối và năng lượng tối. Ảnh: Stephane Corvaja/ ESA.

“Euclid không chỉ là một kính viễn vọng không gian, nó là một máy dò năng lượng tối”, René Laureijs, nhà khoa học của dự án Euclid, cho biết trong một cuộc họp báo vào tuần trước. Cơ quan vũ trụ châu Âu, hay ESA, đã dùng tên lửa Falcon 9 để phóng Kính viễn vọng không gian Euclid từ Cape Canaveral (Florida, Mỹ) vào 11h ngày 1/7 theo giờ EST, hay 22h theo giờ Việt Nam.

Đến nay, con người chỉ hiểu được khoảng 5% của vũ trụ, bao gồm các nguyên tử tạo nên vật chất thông thường. Trong khi đó khoảng 25% vũ trụ là vật chất tối, bộ khung bí ẩn của vũ trụ quyết định vị trí và cách thức các thiên hà hình thành, và 70% còn lại là năng lượng tối, một lực đẩy làm vũ trụ giãn nở bắt và đến nay vẫn chỉ là giả thuyết, theo ESA.

Với kính viễn vọng mới, các nhà khoa học sẽ nghiên cứu vũ trụ đã tăng tốc độ giãn nở như thế nào. Các giả thuyết cho rằng năng lượng tối là nguyên nhân khiến vũ trụ giãn nở nhanh dần.

Kính viễn vọng Euclid sẽ phân tích đại lượng gọi là w, tỷ lệ giữa áp lực với mật độ của năng lượng tối. Einstein từng đưa ra giả thuyết về một “hằng số vũ trụ học”, theo đó vũ trụ chủ yếu là một dạng không gian trống rỗng có năng lượng riêng của nó cân bằng với lực hấp dẫn. Nếu giả thuyết này là đúng, w sẽ bằng -1.

Các kính thiên văn từ trước đến nay chưa đủ chính xác để xác định giá trị của w. Dữ liệu từ Euclid sẽ xác định w có phải -1 hay không, và cho biết hằng số vũ trụ có giải thích đúng cho sự tăng tốc giãn nở của vũ trụ hay không.

“Chúng ta đang phân tích một số câu hỏi cơ bản nhất của vũ trụ học, cấu trúc vũ trụ và lịch sử giãn nở", Carole Mundell, Giám đốc khoa học của ESA, cho biết.

Sau khi phóng, Euclid sẽ di chuyển đến một điểm gọi là Lagrange 2 cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km. Kính thiên văn được trang bị 2 hệ thống thiết bị vận hành đồng thời, 36 máy dò bước sóng khả kiến đo hình dạng của các thiên hà, và 16 máy dò bước sóng hồng ngoại lớn hơn bất kỳ kính viễn vọng không gian nào khác. Euclid vận hành vào cuối năm nay, sau vài tháng thử nghiệm và hiệu chỉnh thiết bị.

Mark McCaughrean, cố vấn về khoa học và thám hiểm của ESA, cho biết điểm khác biệt giữa Euclid và Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) là Euclid sẽ đem lại cái nhìn toàn cảnh, không phóng to các vật thể đơn lẻ. “Đây là một nhiệm vụ thống kê, đem lại dữ liệu về rất nhiều thiên hà, sau đó bạn có thể bắt đầu tìm ra những tín hiệu ẩn", McCaughrean nói.

Các nhà vật lý thiên văn trong nhóm Euclid dự định thực hiện 2 loại phép đo quan trọng, cả hai đều liên quan nhiều đến số liệu thống kê. Đầu tiên sẽ là phép đo thấu kính hấp dẫn yếu, xảy ra khi lực hấp dẫn của các vật thể khối lượng lớn, hầu hết là vật chất tối, bẻ cong ánh sáng đến từ các thiên hà ở xa và làm biến dạng hình ảnh. Hiện tượng này chỉ có thể quan sát được nếu có dữ liệu từ số lượng lớn thiên hà.

Thứ hai dao động âm thanh baryon. Trong vũ trụ nguyên thủy, sóng âm thanh uốn lượn qua vật chất bình thường, gồm các hạt và bức xạ. Quá trình này tạo ra một dấu vết có thể đo lường được trong sự phân bố mật độ của các thiên hà khi chúng hình thành. Thống kê và phân tích dấu vết này qua nhiều lần chụp vũ trụ ở những khoảng cách nhau, tương đương với thời gian khác nhau do vũ trụ liên tục giãn nỡ, sẽ cho thấy sự giãn nỡ của vũ trụ và ảnh hưởng của năng lượng tối.