Thử nghiệm vũ trụ quy mô lớn cho thấy Newton và Einstein vẫn giải thích chính xác lực hấp dẫn

Thử nghiệm vũ trụ quy mô lớn cho thấy Newton và Einstein vẫn giải thích chính xác lực hấp dẫn

Tác giả: Neetika Walter qua Interesting Engineering,

Các nhà khoa học đã thử nghiệm lực hấp dẫn trên một số cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ và phát hiện ra rằng nó hoạt động chính xác như dự đoán của các định luật vật lý lâu đời.
Các thiên hà và cụm thiên hà vẽ ra lực hấp dẫn trên khắp vũ trụ.iStock Photos

Các nhà nghiên cứu do Đại học Pennsylvania dẫn đầu đã sử dụng dữ liệu từ Kính viễn vọng Vũ trụ học Atacama để kiểm tra cách các cụm thiên hà di chuyển qua khoảng cách vũ trụ rộng lớn.

Kết quả của họ cho thấy lực hấp dẫn yếu đi theo khoảng cách phù hợp với định luật nghịch đảo bình phương đầu tiên được Isaac Newton mô tả và sau đó được nhúng vào lý thuyết tương đối rộng của Albert Einstein.

Những phát hiện này thách thức các lý thuyết thay thế cho rằng lực hấp dẫn thay đổi ở quy mô lớn và thay vào đó củng cố ý tưởng rằng một thành phần vô hình, vật chất tối, đang định hình chuyển động vũ trụ.

Lực hấp dẫn duy trì ở quy mô

"Thiên văn học đã bị ám ảnh bởi sự khác biệt lớn trong sổ cái vũ trụ," Patricio A. Gallardo cho biết.

"Khi chúng ta nhìn vào cách các ngôi sao quay quanh trong các thiên hà hoặc cách các thiên hà di chuyển trong các cụm thiên hà, một số dường như đang di chuyển nhanh hơn nhiều so với lượng vật chất có thể nhìn thấy mà chúng chứa đựng."

Để kiểm tra xem chính lực hấp dẫn có thể chịu trách nhiệm hay không, các nhà nghiên cứu đã phân tích các biến dạng tinh tế trong bức xạ vi sóng vũ trụ khi nó đi qua các cụm thiên hà khổng lồ.

Những biến dạng này, do chuyển động của khí nóng xung quanh các cụm gây ra, cho phép nhóm đo tốc độ các cụm đang di chuyển về phía nhau qua khoảng cách trải dài hàng trăm triệu năm ánh sáng.

Kết quả phù hợp chặt chẽ với dự đoán từ vật lý cổ điển và tương đối, cho thấy không có bằng chứng nào cho thấy lực hấp dẫn yếu đi khác với dự kiến ở các quy mô này.

"Thật đáng kinh ngạc khi định luật nghịch đảo bình phương - được Newton đề xuất vào thế kỷ 17 và sau đó được nhúng vào lý thuyết tương đối rộng của Einstein - vẫn đang giữ vững thế trận trong thế kỷ 21," Gallardo nói.

Trường hợp vật chất tối được củng cố

Nghiên cứu này giải quyết một câu đố lâu đời trong vũ trụ học. Các quan sát đã nhất quán cho thấy các ngôi sao ở rìa các thiên hà và các thiên hà trong các cụm di chuyển nhanh hơn so với lượng vật chất có thể nhìn thấy đơn lẻ có thể giải thích.

"Đó là câu đố trung tâm," Gallardo giải thích.

"Hoặc lực hấp dẫn hoạt động khác nhau ở quy mô rất lớn, hoặc vũ trụ chứa thêm vật chất mà chúng ta không thể nhìn thấy trực tiếp."

Bởi vì các phép đo mới xác nhận rằng lực hấp dẫn hoạt động như mong đợi, kết quả củng cố trường hợp cho vật chất tối là thành phần còn thiếu.

"Nghiên cứu này củng cố bằng chứng rằng vũ trụ chứa một thành phần vật chất tối," Gallardo nói. "Nhưng chúng ta vẫn không biết thành phần đó được tạo ra từ cái gì."

Công việc cũng đặt ra các ràng buộc đối với các lý thuyết như Động lực học Newton sửa đổi, cố gắng giải thích chuyển động vũ trụ bằng cách thay đổi các định luật hấp dẫn.

Bằng cách mở rộng các thử nghiệm về lực hấp dẫn đến khoảng cách xa hơn nhiều so với quy mô của các thiên hà riêng lẻ, nghiên cứu cung cấp một trong những xác nhận toàn diện nhất về các mô hình vũ trụ học tiêu chuẩn cho đến nay.

Các quan sát trong tương lai sử dụng bản đồ chi tiết hơn về bức xạ vi sóng vũ trụ và các cuộc khảo sát thiên hà lớn hơn có thể tinh chỉnh thêm các phép đo này và thử nghiệm lực hấp dẫn với độ chính xác cao hơn.

"Với nhiều câu hỏi chưa được trả lời, lực hấp dẫn vẫn là một trong những lĩnh vực nghiên cứu hấp dẫn nhất. Đó là một lĩnh vực tự nhiên thu hút," Gallardo nói.

Nghiên cứu được công bố trên Physical Review Letters.

Tyler Durden
Thứ Sáu, 04/17/2026 - 22:35