MƯỜI MỘT ẢO ẢNH VŨ TRỤ LÊN TIẾNG VỀ CĂNG THẲNG HUBBLE

Hằng số Hubble, H0, cho biết Vũ trụ ngày nay đang giãn nở nhanh đến mức nào. Phép đo gần đây nhất dựa trên các thiên hà lân cận cho ra 73,5 kilômét mỗi giây trên mỗi megaparsec. Dự đoán rút ra từ bức xạ phông vi sóng vũ trụ, ánh sáng còn sót lại của Vũ trụ thuở sơ khai, cho ra 67,4. Hai giá trị lệch nhau 8 đến 9%. Nếu căng thẳng Hubble này là thật, mô hình chuẩn của vũ trụ học chưa hoàn chỉnh.

Lối thoát là một phép đo thứ ba, độc lập, đủ chính xác để ngả về một phía.

Những chiếc đồng hồ làm bằng ánh sáng

Khi một thiên hà khối lượng lớn nằm phía trước một chuẩn tinh xa xôi — phần lõi sáng chói của một thiên hà ở rất xa — lực hấp dẫn của nó bẻ cong ánh sáng của chuẩn tinh thành hai hoặc bốn ảnh. Các tia sáng đi theo những đường dài ngắn khác nhau, nên đến với chúng ta vào những thời điểm khác nhau. Chuẩn tinh nhấp nháy; cùng một lần nhấp nháy xuất hiện ở mỗi ảnh sau một độ trễ thời gian.

Những độ trễ này, cùng với một mô hình khối lượng của thiên hà thấu kính, cho ra một khoảng cách tuyệt đối, và từ đó suy ra H0. Phương pháp này không cần một chiếc thang gồm các khoảng cách trung gian và hầu như không bị bụi ảnh hưởng.

Sự suy biến ẩn trong khối lượng

Có một vướng mắc. Nhiều dạng phân bố khối lượng khác nhau có thể tạo ra đúng những ảnh như nhau nhưng lại làm thay đổi độ trễ — và do đó thay đổi H0. Các nhà thiên văn gọi đó là suy biến tấm khối lượng (mass-sheet degeneracy). Những phép đo trước đây đạt độ chính xác 2% nhờ giả định một dạng phân bố đơn giản. Khi bỏ giả định đó vào năm 2020, độ bất định vọt lên 8%.

Cách duy nhất để xác định khối lượng mà không phải giả định hình dạng của nó là đo tốc độ chuyển động của các ngôi sao bên trong thiên hà thấu kính. Đó chính là việc mà nhóm hợp tác TDCOSMO, gồm 28 nhà nghiên cứu ở mười quốc gia, đã và đang làm.

Những gì thay đổi trong một năm

So với kết quả năm 2025, giờ đây họ có:

• 11 chuẩn tinh bị thấu kính thay vì 8 (chín chuẩn tinh có bốn ảnh, hai chuẩn tinh có hai ảnh);
• bản đồ chuyển động sao được phân giải trên toàn thiên hà cho 9 trong số đó, sáu bản đồ được thực hiện bằng máy quang phổ NIRSpec của Kính viễn vọng Không gian James Webb;
• ảnh Webb sắc nét hơn cho ba thấu kính;
• các mô hình hai chiều đầy đủ về chuyển động sao của các thiên hà, thay vì các phép xấp xỉ đối xứng cầu;
• những ước tính mới về lượng vật chất nằm dọc mỗi đường ngắm, dựa trên các mô phỏng chuẩn bị cho sứ mệnh Euclid.

Phân tích được thực hiện mù (blind): các giá trị vũ trụ học được che đi cho tới khi một đợt thẩm định nội bộ hoàn tất. Kết quả được hé lộ vào ngày 23 tháng 9 năm 2026 và được xuất bản mà không thay đổi gì.

71,1, với độ chính xác 3,3%

Kết hợp với một mẫu siêu tân tinh giúp cố định lượng vật chất trong Vũ trụ, mười một thấu kính cho ra:

• H0 = 71,1 km/s/Mpc, độ bất định 3,3% — chặt hơn 35% so với năm 2025;
• 71,3 với độ chính xác 3,0% khi thêm 23 thiên hà thấu kính khác không có độ trễ thời gian;
• 72,2 với độ chính xác 3,0% khi thay siêu tân tinh bằng các phép đo khoảng cách của khảo sát thiên hà DESI.

Chỉ với các thấu kính và không dùng dữ liệu bên ngoài, giá trị là 70,6 với độ chính xác 4,9%. Thay đổi lần lượt từng lựa chọn phân tích làm H0 dịch chuyển chưa tới một độ lệch chuẩn. Theo các tác giả, trong các phương pháp thăm dò Vũ trụ muộn, chỉ có thang khoảng cách địa phương là chính xác hơn.

Phía nào?

Kết quả nằm trong phạm vi một độ lệch chuẩn so với các phép đo từ thiên hà lân cận và cao hơn 1,6 sigma so với dự đoán từ Vũ trụ sơ khai — 2,2 sigma ở tổ hợp chính xác nhất. Một bài báo đi kèm, không được đề cập ở đây, kết hợp kết quả này với các phương pháp thăm dò Vũ trụ muộn khác và báo cáo mức căng thẳng với phông vi sóng vào khoảng 2,7 sigma trở lên.

Các thấu kính thậm chí có thể hiệu chuẩn thước đo vũ trụ của khảo sát DESI mà không cần phông vi sóng. Chúng cho ra một chân trời âm thanh (sound horizon) 140,7 ± 4,3 megaparsec, thấp hơn khoảng 1,5 sigma so với giá trị suy ra từ vệ tinh Planck.

Một cú hích về năng lượng tối

Khi lặp lại phân tích với năng lượng tối được phép thay đổi, H0 hầu như không nhúc nhích. Kết hợp với DESI và các siêu tân tinh, dữ liệu hơi không ủng hộ một năng lượng tối giữ nguyên tuyệt đối, ở mức 2,3 đến 2,5 sigma — mang tính gợi ý, còn xa mới thành khám phá. Để đo năng lượng tối một cách đúng đắn bằng phương pháp này sẽ cần nhiều thấu kính hơn hẳn, được kỳ vọng đến từ Euclid, Đài quan sát Rubin và kính thiên văn Roman.

Các tác giả lưu ý rằng giá trị mới phù hợp với mọi phép đo mù trước đây của họ, dù có dữ liệu mới, phương pháp mới và con người mới. Bài báo đã được gửi tới Physical Review D; dữ liệu sẽ được công bố khi bài được chấp nhận.