Thông qua những quan sát về J1721+8842; các nhà thiên văn học đã lần đầu tìm thấy một hiện tượng thú vị: thấu kính hấp dẫn kép. Bên cạnh sự bẻ cong hình ảnh ánh sáng của chuẩn tinh nền phía sau, thấu kính hấp dẫn kép này sẽ cho phép tính toán một cách chính xác hơn về tốc độ giãn nở của vũ trụ (Hằng số Hubble).
Mới đây, các nhà thiên văn học đã tình cờ phát hiện một sự sắp xếp ngẫu nhiên trong vũ trụ: hai thiên hà cách nhau hàng tỷ năm ánh sáng nhưng hoàn toàn thẳng hàng với nhau khi quan sát từ Trái Đất. Hiện tượng này được lý giải như một “thấu kính hấp dẫn kép”.
Hình 1: Hai thiên hà thấu kính gần như thẳng hàng khi quan sát từ Trái Đất.
Nguồn ảnh: https://www.science.org/do/10.1126/science.z8zkldl/full/_20241113_on_zig_zag_light-1731527826970.jpg
Năm 2017, các nhà thiên văn học đã thu được những hình ảnh thực tế từ J1721+8842 - một thiên hà hình elip bẻ cong ánh sáng của một chuẩn tinh nền thành bốn điểm ánh sáng bị thấu kính. Vì hình ảnh thu được là những đường dẫn ánh sáng khác nhau xung quanh thiên hà thấu kính, nên sự thay đổi độ sáng của chuẩn tinh nền theo thời gian sẽ cho biết độ trễ thời gian do các đường dẫn gây ra. Biết được độ trễ và đường đi cho phép các nhà thiên văn học tính toán được tốc độ giãn nở của vũ trụ (Hằng số Hubble).
Tiếp tục nghiên cứu về những vấn đề xoay quanh J1721+8842, các nhà nghiên cứu lại thu được thêm hai hình ảnh điểm thấu kính mờ hơn đi cùng với vòng Einstein đỏ.
Hình 2: Hình ảnh tổng hợp của J1721+8842. Sáu điểm nơi ánh sáng bị bẻ cong của chuẩn tinh nền được đánh dấu bằng các chữ cái.
Nguồn ảnh: https://arxiv.org/html/2411.04177v1/x1.png
Ban đầu, họ cho rằng đây là các bản sao bị thấu kính hóa của một chuẩn tinh thứ hai gần với chuẩn tinh đầu tiên; họ cũng đưa ra suy đoán hai vòng Einstein đỏ này xuất hiện do hình ảnh bị bóp méo của chuẩn tinh thứ hai do cùng một thiên hà thấu kính hóa. Đó cũng là lý do tại sao J1721+8842 từng được đề xuất là “một chuẩn tinh kép có thấu kính hấp dẫn”.
Hình 3: Đường cong ánh sáng của 2 điểm nơi ánh sáng bị thấu kính D và E của J1721+8842.
Nguồn ảnh: https://arxiv.org/html/2411.04177v1/x2.png
Tuy nhiên, khi so sánh độ cong ánh sáng của cả sáu hình ảnh; họ thấy rằng hai điểm ánh sáng thấu kính mờ hơn có độ cong ánh sáng gần như tương tự so với bốn điểm thấu kính đầu tiên chụp được. Điều đó cho thấy rằng sáu điểm thấu kính này có thể được thấu kính hóa từ một chuẩn tinh duy nhất; qua những mô hình mô phỏng, họ chỉ ra rằng sáu điểm ánh sáng thấu kính của chuẩn tinh nền chỉ hình thành khi thiên hà thấu kính thứ hai được nhân ảnh bởi thiên hà thấu kính thứ nhất. Điều đó cung cấp bằng chứng thiết thực cho sự tồn tại của “thấu kính hấp dẫn kép”.
Với việc quan sát được sáu điểm thấu kính (nơi đường đi của ánh sáng bị bẻ cong), cùng với việc đo đạc độ trễ thời gian thay đổi độ sáng, các nhà thiên văn học hy vọng có thể tính toán chính xác được giá trị đặc biệt của hằng số Hubble. Thực tế là hệ thống này không thể tính toán một cách gần chính xác của hằng số Hubble bởi ảnh hưởng của một phương sai - được gọi là độ căng Hubble. Thay vào đó, hệ thống này sẽ cho phép thực hiện tính toán một tham số vũ trụ khác - tham số xác định tốc độ giãn nở của vũ trụ thay đổi như thế nào theo thời gian, được gia tốc bởi năng lượng tối.
Bằng chứng thực tế về sự tồn tại của “thấu kính hấp dẫn kép” cung cấp cho chúng ta hình ảnh của một hiện tượng cực kỳ đặc biệt và có thể giúp giải quyết một trong những bí ẩn lớn nhất trong quá trình nghiên cứu và khám phá vũ trụ.
------------------
Tài liệu tham khảo:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lê Phúc Trí
Ban Nội Dung CLB Thiên Văn USAC