Một giả thuyết mới gây chấn động cho rằng Trái Đất và cả dải Ngân Hà có thể đang nằm trong một “lỗ rỗng khổng lồ”, lý giải vì sao vũ trụ giãn nở nhanh hơn ở khu vực của chúng ta so với nơi khác.
Giả thuyết táo bạo này được các nhà khoa học công bố tại Hội nghị Thiên văn Quốc gia của Hội Thiên văn Hoàng gia Anh ở Durham.
Họ tin rằng nó có thể giải thích một trong những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ học hiện nay: “căng thẳng Hubble”, tức sự chênh lệch giữa hai cách đo tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Tốc độ giãn nở của vũ trụ, hay hằng số Hubble, vốn được đặt theo tên Edwin Hubble – người đầu tiên xác định nó vào năm 1929.
Các nhà khoa học đo hằng số này bằng cách quan sát tốc độ các thiên hà rời xa chúng ta và tính toán khoảng cách của chúng.
Tuy nhiên, khi sử dụng dữ liệu từ vũ trụ sơ khai, như bức xạ phông vi sóng vũ trụ (CMB), họ thu được tốc độ giãn nở thấp hơn nhiều so với các phép đo từ những thiên hà gần hơn. Đây chính là gốc rễ của “căng thẳng Hubble”.
Nhà vũ trụ học Indranil Banik thuộc Đại học Portsmouth (Anh), tác giả chính của nghiên cứu, tin rằng nếu Ngân Hà của chúng ta đang nằm gần trung tâm một vùng không gian khổng lồ thưa thớt vật chất, điều đó sẽ làm sáng tỏ vấn đề.
“Một cách giải thích khả dĩ cho sự bất nhất này là chúng ta đang ở gần trung tâm của một lỗ rỗng lớn, cục bộ”, ông Banik nói.
Lỗ rỗng này có nghĩa là trọng lực sẽ kéo vật chất về phía vùng có mật độ cao hơn bên ngoài, làm vùng lân cận của chúng ta ngày càng vơi đi.
Kết quả là vận tốc các thiên thể rời xa chúng ta lớn hơn, tạo cảm giác vũ trụ giãn nở nhanh bất thường ở quanh đây, dù thực chất chỉ là tác động của việc “rút ruột” không gian.
“Căng thẳng Hubble phần lớn là hiện tượng cục bộ, với ít bằng chứng cho thấy tốc độ giãn nở ở quá khứ xa xôi sai khác so với mô hình chuẩn”, ông Banik bổ sung. “Do đó, một lời giải cục bộ như lỗ rỗng địa phương là hướng tiếp cận đầy hứa hẹn để xử lý vấn đề”.
Nhưng để giả thuyết này đứng vững, hệ Mặt Trời cần nằm gần tâm của một lỗ rỗng rộng khoảng một tỷ năm ánh sáng.
Số liệu kiểm đếm thiên hà cũng ủng hộ ý tưởng này, vì khu vực lân cận chúng ta dường như có ít thiên hà hơn so với những nơi khác.
Dù vậy, quan điểm này vẫn gây tranh cãi, bởi theo mô hình vũ trụ chuẩn, vật chất phải phân bố tương đối đồng đều ở những quy mô lớn như vậy. Một lỗ rỗng sâu và rộng đến thế không dễ gì ăn khớp với bức tranh hiện tại.
Đáng chú ý, bằng chứng hỗ trợ lý thuyết này còn đến từ các dao động âm thanh baryon (BAO), thường được mô tả là “âm thanh của Big Bang”.
“Những sóng âm này chỉ lan truyền trong thời gian ngắn trước khi bị đóng băng khi vũ trụ nguội đủ để nguyên tử trung hòa hình thành”, ông Banik giải thích. Chúng hoạt động như thước đo chuẩn, giúp vẽ lại lịch sử giãn nở của vũ trụ.
Trong vũ trụ có lỗ rỗng, các phép đo BAO sẽ hơi lệch, vì lực hấp dẫn của lỗ rỗng khiến ánh sáng từ những vật thể xa bị dịch đỏ thêm, ngoài phần dịch đỏ do chính quá trình giãn nở vũ trụ.
“Khi tổng hợp tất cả dữ liệu BAO trong 20 năm qua, chúng tôi thấy mô hình có lỗ rỗng có xác suất đúng cao gấp khoảng 100 triệu lần so với mô hình không lỗ rỗng vốn khớp với dữ liệu CMB từ vệ tinh Planck, tức mô hình Planck đồng nhất”, ông Banik cho biết.
Để kiểm nghiệm sâu hơn, các nhà thiên văn sẽ so sánh mô hình lỗ rỗng với các phương pháp độc lập khác, như “đồng hồ vũ trụ” (nghiên cứu các thiên hà già đã ngừng hình thành sao).
Bằng cách xác định tuổi các thiên hà này và kết hợp với dịch đỏ của chúng, các nhà khoa học có thể tính xem vũ trụ đã giãn nở bao nhiêu kể từ khi ánh sáng bắt đầu hành trình đến chúng ta.
Nếu các quan sát trong tương lai tiếp tục khớp với mô hình lỗ rỗng, điều đó có thể làm thay đổi tận gốc nhận thức của con người về vị trí của mình trong vũ trụ và cho thấy “góc nhỏ” của chúng ta thực sự khác thường đến mức nào.
