Bản đồ vũ trụ 3D là câu trả lời cho những bí ẩn về năng lượng tối - nguồn sức mạnh huyền bí nhất của vũ trụ.

Vừa qua, Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley (Tên Tiếng Anh: Lawrence Berkeley National Laboratory, viết tắt là LBNL hoặc LBL) trực thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã thiết kế thành công hệ thống thiên văn gồm 5.000 robot. Mục tiêu chiến lược của hệ thống là tìm kiếm các thiên hà mới và xây dựng một bản đồ 3D khổng lồ của vũ trụ.

Năng lượng tối là gì?

Trong vật lý học, năng lượng tối là cụm từ chỉ một dạng năng lượng chưa biết rõ, chiếm phần lớn vũ trụ và là nguyên nhân của vô số sự kiện kỳ lạ xảy ra trong vũ trụ bao la.

Theo tiến sĩ Kathy Romer thuộc dự án Dark Energy Survey, “Chúng ta đã mong chờ tốc độ giãn nở của vũ trụ sẽ chậm lại theo thời gian bởi đã gần 14 tỷ năm sau vụ nổ Big Bang. Thế nhưng giãn nở vẫn đang diễn ra với tốc độ ngày càng nhanh hơn và có nguy cơ nuốt chửng cả vũ trụ.”

Dự án mang tên DESI (Viết tắt của Dark Energy Spectroscopic Instrument). Đây là một thiết bị đo hệ quả mở rộng vũ trụ do năng lượng tối thông qua phân tích quang phổ hàng chục triệu thiên hà và chuẩn tinh, từ đó xây dựng bản đồ 3 chiều minh họa khoảng không lân cận vũ trụ và kéo dài đến 10 tỷ năm ánh sáng.

Với DESI, người ta hy vọng sẽ thay đổi nhận thức của con người về vật chất tối và thiên hà chứa Hệ Mặt Trời của chúng ta.



Parker Fagrelius tại phòng thí nghiệm Berkeley, California

Bà Parker Fagrelius, hiện đang quản lý việc tiến hành dự án này tại phòng thí nghiệm Berkeley, cho hay “DESI giúp đo khoảng cách vũ trụ lên tới 40 triệu ngân hà trong vòng 5 năm. Đồng thời hệ thống này cũng giúp tạo ra một bản đồ 3D có kết cấu quy mô lớn với độ dịch chuyển đỏ z = 1.7.”

Theo ông Peter Nugent, nhà vật lý học thiên văn thuộc phòng thí nghiệm Berkeley, độ dịch chuyển đỏ z = 1.7 chỉ được phát hiện lần đầu tiên ở siêu tân tinh SN1997FF. Đây là siêu tân tinh loại 1A, có tuổi thọ lớn nhất (khoảng 11. 3 tỷ năm), cách Trái Đất xa nhất và không thể nhìn thấy từ kính thiên văn mặt đất.

Bà Parker Fagrelius nhấn mạnh: “Những dữ liệu thu được từ DESI sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự thay đổi của vũ trụ theo thời gian, về năng lượng tối và cách kiềm chế dạng năng lượng chiến phần lớn vũ trụ và làm tăng tốc độ giãn nở của vũ trụ này.”



Robot DESi (phải) sẽ xòe 20 “cánh hoa” hình cái nêm gắn với nhau ở mảng trung tâm. Hai đầu cáp quang sẽ quay gần 200,000 vòng. “Cánh hoa” đầu tiên sẽ được láp ráp vào tháng 10 và thử nghiệm đến tháng 12 tại phòng thí nghiệm Berkeley.

Trước lúc đó, các nhà khoa học thuộc phòng thí nghiệm Berkeley đã tạo ra một mẫu thử nghiệm gọi là ProtoDESI dựa trên một hệ thống gồm 10 robot. ProtoDESI sẽ được cài trên kính thiên văn Mayall đặt tại đài quan sát quốc gia Kitt Peak, Arizona vào tháng 8 và tháng 9 năm nay. Những robot hình trụ được trang bị cáo quang 107 phần triệu rộng 1 mét, nhờ vậy có khả năng nhắm vào các điểm cụ thể trên bầu trời và phát hiện ánh sáng từ các thiên thể cách xa Trái Đất như các ngôi sao, chuẩn tinh và nhất là các thiên hà xa xôi.



Tại phòng thí nghiệm Berkeley tại California, 10 robot đầu tiên đang làm công tác chuẩn bị cho một dự án có thể giải quyết một trong số những điều bí ẩn nhất của vũ trụ. Các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm dự tính sử dụng 5000 robot như vậy để kiến tạo bản đồ vũ trụ 3D chi tiết nhất từ trước đến nay. Hiện tại, một mẫu thử thu nhỏ đang trong giai đoạn thử nghiệm.

Bằng cách đo ánh sáng chúng phát ra, ProtoDESI có thể nhanh chóng xác định được cách các thiên hà khác nhau dịch chuyển ra xa Trái Đất. Đó mới chỉ là bước đầu. Để đo được toàn bộ ánh sáng, tất cả robot đo ánh sáng phải làm việc cùng lúc khi dịch chuyển sang vị trí mới. Hiện tại, ProtoDESI vẫn đang được hiệu chỉnh với hy vọng có thể vượt qua thách thức này.

Parker Fagrelius chia sẻ: “Các robot có thể dịch chuyển tới bất kỳ vị trí nào trong bán kính 6 mm nhờ hai bộ dẫn động. Đồng thời, các robot cần được định vị thật chặt chẽ để đảm bảo đủ chỗ đặt 5000 sợ cáp quang tại bất kỳ vị trí nào trên mảng trung tâm. Điều này cũng có nghĩa là bạn chỉ cần gửi lệnh tới các robot để thiết đặt mảng trung tâm hướng tới 5000 đối tượng khác nhau trên bầu trời. Ngoài ra, các nhà khoa học cũng tích hợp một phần mềm tinh vi nhằm chuyển đổi vị trí RA/DEC của đối tượng trên bầu trời thành các điểm X, Y trên mảng trung tâm.”



Robot DESI có thể chỉ đầu cáp quang (chấm đỏ, phía trên bên trái) vào bất kỳ đối tượng nào trên bầu trời trong phạm vi bán kính 6 mm.

Cuối cùng, khi DESI chính thức trình làng vào năm 2018, sẽ giúp các nhà khoa học thuộc phòng thí nghiệm Berkeley phân tích hàng chục ngàn thiên hà mỗi đêm. Nói cách khác, phát kiến ấn tượng này sẽ mở ra tiềm năng vô hạn và trở thành một mốc son trong lịch sử ngành khoa học nghiên cứu vũ trụ của toàn nhân loại.

Tham khảo: Digital Trends và Daily Mail

---

#Khám-phá, #Vật-lý-học, #hệ-Mặt-Trời, #vật-chất-tối, #bản-đồ-vũ-trụ, #bản-đồ-3d, #năng-lượng-tối, #bộ-năng-lượng, #Bộ-Năng-lượng-Hoa-Kỳ, #news