Einstein, Newton có thể đã sai về trọng lực, Dữ liệu kính thiên văn Gaia tiết lộ

Một nghiên cứu đột phá, dựa trên quan sát từ kính thiên văn không gian Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu với tỷ lệ pixel lên đến tỷ, đã tiết lộ một “bất thường trọng lực” đặt thách thức đến sự hiểu biết cơ bản của chúng ta về vũ trụ. Hiện tượng xảy ra khi các ngôi sao xoay quanh nhau lỏng lẻo, được biết đến với tên gọi sao đôi rộng, dường như di chuyển theo cách không tuân theo mô hình trọng lực tiêu chuẩn do Albert Einstein và Isaac Newton xây dựng.  

Nhà thiên văn học Kyu-Hyun Chae từ Đại học Sejong ở Hàn Quốc đã phát hiện ra điều này khi nghiên cứu hệ thống sao đôi, tức là hai ngôi sao quay quanh nhau. Với gia tốc thấp hơn 0.1 nanometres mỗi giây bình phương, quỹ đạo của hai ngôi sao lệch khỏi luật trọng lực toàn cầu của Newton và thuyết tương đối chung của Einstein. 

Phát hiện này đặt ra nghi vấn về sự tồn tại của ‘vật chất tối’ thường được sử dụng để giải thích những bất thường như vậy. “Kiểm tra trọng lực bằng sao đôi rộng là thú vị vì vật chất tối không có vai trò nào trong động học nội tại của chúng,” Chae nói.

Giáo sư Chae lý giả rằng một mô hình được biết đến là Động lực Newtonian Sửa đổi (MOND) có thể giải thích tại sao những khung cảnh lý thuyết trước đây không thể giải thích được chuyển động của các ngôi sao. MOND được đầu tiên ý tưởng bởi nhà vật lý người Israel Mordehai Milgrom, người đã đề xuất một sửa đổi cho luật trọng lực ở gia tốc thấp để giải thích những không đồng đều quan sát được trong xoay tròn thiên hà mà không cần vật chất tối.

“Phát hiện của Chae là kết quả của một phân tích rất sâu sắc của dữ liệu hiện đại, mà, theo như tôi có thể đánh giá, anh ấy đã thực hiện rất cẩn thận và kỹ lưỡng,” nói Milgrom, từ Viện Weizmann ở Israel. “Nhưng với một phát hiện có tầm ảnh hưởng rộng lớn như vậy – và đó là thực sự rộng lớn – chúng ta cần xác nhận bằng các phân tích độc lập, ưu tiên là với dữ liệu tốt hơn trong tương lai.

“Nếu hiện tượng này được xác nhận là sự suy thoái của Động lực Newton, và đặc biệt là nếu nó thực sự đồng ý với những dự đoán đơn giản nhất của MOND, nó sẽ có tác động to lớn đối với thiên văn học, vũ trụ học và vật lý cơ bản nói chung,” ông thêm vào.

Giáo sư Chae bình luận về những tác động, khẳng định rằng các lỗi hệ thống có thể xảy ra đã được kiểm tra một cách nghiêm túc và kết quả dường như là chân thực. Ông dự kiến rằng kết quả sẽ trải qua thêm sự kiểm tra và hiệu chỉnh khi có thêm dữ liệu.

Tuy nhiên, những phát hiện này có thể ảnh hưởng sâu sắc đến quan niệm của chúng ta về vũ trụ. “Vì cosmology tiêu chuẩn dựa trên thuyết tương đối chung, nó cần một sửa đổi lớn bây giờ,” Chae nói. “Tôi nghĩ chúng ta đang bước vào một giai đoạn rất hứng thú.”