Bí ẩn Hubble Tension: Liệu chúng ta có đang "lạc lối" trong một vũ trụ đang quay?

[Khánh Vân]

Một trong những bài toán hóc búa và gây tranh cãi bậc nhất trong ngành vũ trụ học hiện đại là "Sự căng thẳng Hubble" (Hubble tension). Đây là thuật ngữ mô tả sự khác biệt dai dẳng và không thể giải thích được giữa các kết quả đo đạc tốc độ giãn nở hiện tại của vũ trụ (thông qua Hằng số Hubble - H₀). Các phép đo dựa trên quan sát vũ trụ sơ khai (như bức xạ nền vi ba vũ trụ - CMB) luôn cho ra một giá trị thấp hơn (khoảng 67,4 km/giây/megaparsec) so với các phép đo dựa trên quan sát các vật thể ở vũ trụ gần chúng ta hơn (như siêu tân tinh loại Ia hay sao biến quang Cepheid), vốn cho giá trị cao hơn (khoảng 73 km/giây/megaparsec).

Sự chênh lệch này, dù nhỏ về mặt con số, lại đủ lớn để thách thức Mô hình Chuẩn của vũ trụ học (Lambda-CDM) và khiến các nhà khoa học đau đầu tìm lời giải trong hơn một thập kỷ qua. Giờ đây, một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society bởi nhóm các nhà vật lý tại Đại học Hawaiʻi ở Mānoa, do István Szapudi dẫn đầu, đã đưa ra một giả thuyết đầy táo bạo và bất ngờ: Phải chăng toàn bộ vũ trụ không chỉ giãn nở mà còn đang âm thầm xoay tròn?

Nhóm nghiên cứu đề xuất rằng vũ trụ có thể đang thực hiện một chuyển động quay trên quy mô cực lớn nhưng với tốc độ rất chậm, ước tính chu kỳ cho một vòng quay hoàn chỉnh có thể lên tới khoảng 500 tỷ năm. Chính chuyển động quay nền tảng này, theo giả thuyết, có thể đã ảnh hưởng một cách tinh tế đến cách không-thời gian giãn nở trong suốt lịch sử vũ trụ, dẫn đến việc chúng ta đo được các giá trị H₀ khác nhau khi quan sát các giai đoạn vũ trụ khác nhau (sơ khai so với hiện tại).

"Mọi thứ đều chuyển động," Szapudi nhắc lại câu nói nổi tiếng của triết gia Hy Lạp cổ đại Heraclitus, và gợi ý rằng có lẽ chúng ta nên sửa thành "mọi thứ đều xoay".

Để kiểm tra giả thuyết này, nhóm nghiên cứu đã xây dựng một mô hình vũ trụ đơn giản hóa, dựa trên vật lý phi tương đối tính (vật lý Newton), có tích hợp yếu tố quay. Họ thừa nhận đây mới chỉ là bước đầu và mô hình này chưa phản ánh đầy đủ sự phức tạp của Thuyết tương đối rộng của Einstein. Tuy nhiên, kết quả ban đầu lại rất đáng khích lệ.

​

Mô hình cho thấy, nếu giả định vũ trụ quay với một tốc độ tiệm cận mức tối đa mà vật lý cho phép (để không gây ra các nghịch lý như vòng lặp thời gian), thì nó có thể giải thích được sự chênh lệch của Hằng số Hubble. Mô hình này có thể xuất phát từ tốc độ giãn nở phù hợp với dữ liệu CMB từ vũ trụ sơ khai và tự nhiên tiến hóa đến giá trị H₀ đo được ở vũ trụ địa phương ngày nay – một điều mà rất ít mô hình lý thuyết khác có thể làm được một cách đơn giản.

Trước đây, từng có một số nghiên cứu chỉ ra những dấu hiệu mơ hồ về việc các thiên hà xa xôi có thể có xu hướng quay theo một trục ưu tiên nào đó, nhưng chưa đủ bằng chứng thuyết phục cho thấy toàn bộ vũ trụ có chuyển động quay đồng nhất.
Các tác giả nhấn mạnh rằng công trình của họ mới chỉ là bước khởi đầu. Cần phải thực hiện rất nhiều nghiên cứu tiếp theo để kiểm chứng giả thuyết này một cách nghiêm ngặt. Các bước đó bao gồm:

• Phát triển một mô hình vũ trụ quay dựa trên Thuyết tương đối rộng.
• Tích hợp mô hình này vào các mô phỏng N-body phức tạp để xem nó tái tạo cấu trúc vũ trụ quy mô lớn như thế nào.
• So sánh các tiên đoán của mô hình vũ trụ quay với toàn bộ các dữ liệu quan sát khác nhau (ngoài H₀) đang được dùng để xây dựng và kiểm chứng mô hình vũ trụ học chuẩn.

Dù còn một chặng đường dài phía trước và giả thuyết này có thể không chính xác, nghiên cứu của nhóm Szapudi đã mở ra một hướng suy nghĩ mới mẻ và thú vị cho việc giải quyết một trong những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ học. Nó nhắc nhở chúng ta rằng vũ trụ có thể còn ẩn chứa những cơ chế vận hành cơ bản mà chúng ta chưa từng nghĩ tới, và có lẽ, chúng ta đang sống trong một vũ trụ không chỉ nở ra mà còn đang xoay tròn trong một vũ điệu kéo dài hàng trăm tỷ năm.

trụ học hiện đại, thách thức giả định cơ bản về một vũ trụ không quay.