Trong hành trình khám phá những miền chưa biết của vũ trụ, con người luôn phải đối diện với một thực tế đặc biệt: Do tốc độ ánh sáng là hữu hạn, mọi hình ảnh thiên văn mà chúng ta quan sát được đều phản ánh trạng thái của các thiên thể trong quá khứ.
Ở khoảng cách vài năm ánh sáng, sự chậm trễ này gần như không đáng kể. Tuy nhiên, khi bước ra quy mô vũ trụ, độ trễ đó có thể kéo dài hàng tỷ năm, biến mỗi quan sát trở thành một chuyến du hành ngược thời gian.
Khoảng cách trong vũ trụ thường được đo bằng năm ánh sáng, đơn vị thể hiện quãng đường ánh sáng đi được trong một năm. Điều này đồng nghĩa với việc khi nhìn thấy một thiên thể ở khoảng cách một năm ánh sáng, chúng ta đang quan sát hình ảnh của nó từ một năm trước. Nếu thiên thể đó cách Trái Đất 100 năm ánh sáng, hình ảnh mà kính viễn vọng ghi nhận được đã tồn tại từ một thế kỷ trước. Trên những thang đo khổng lồ hơn, quy luật này càng trở nên quan trọng để hiểu đúng bản chất của các quan sát thiên văn.
Trong bối cảnh đó, giới khoa học vừa ghi nhận một phát hiện gây chú ý lớn. Một "vùng dị thường siêu lớn" đã được xác định trong không gian gần siêu cụm Hydra Centaurus. Theo dữ liệu quan sát, vùng này nằm ở phía nam bầu trời và cách Trái Đất khoảng 3 tỷ năm ánh sáng. Điều đó có nghĩa là những tín hiệu mà các nhà khoa học thu nhận được ngày nay phản ánh trạng thái của khu vực này từ thời điểm cách đây khoảng 3 tỷ năm.
Trước đó, vệ tinh Planck của Cơ quan Vũ trụ châu Âu đã quan sát khu vực này trong dải sóng vi ba và ghi nhận những biến động bất thường trong bức xạ nền vi sóng vũ trụ. Các biến động này gợi ý sự tồn tại của một môi trường trọng lực khác thường, song dữ liệu vi ba đơn thuần chưa đủ để làm rõ cách vật chất phân bố cũng như đặc điểm chi tiết của không gian thời gian trong vùng này.
Để có cái nhìn toàn diện hơn, nhóm nghiên cứu đã tiến hành các quan sát phối hợp đa băng tần với sự tham gia của Kính viễn vọng không gian Hubble, Đài quan sát tia X Chandra và Mảng milimét và submilimét lớn Atacama. Sự kết hợp này cho phép các nhà khoa học tiếp cận khu vực dị thường dưới nhiều góc độ khác nhau, từ quang học, tia X cho tới sóng milimét.
Không giống Planck, Hubble và ALMA hoạt động trong các dải sóng đặc biệt phù hợp để khảo sát mật độ thiên hà và phân tích hiệu ứng thấu kính hấp dẫn do vật chất tối gây ra. Thông qua những quan sát này, nhóm nghiên cứu phát hiện vùng dị thường thể hiện sự biến dạng rõ rệt của bức xạ nền trong dải sóng milimét. Khi áp dụng các mô hình thấu kính hấp dẫn để tái dựng cấu trúc không gian thời gian, kết quả thu được khiến nhiều nhà khoa học bất ngờ.
Cụ thể, độ cong của không gian thời gian trong vùng này cao hơn khoảng 40 phần trăm so với mức trung bình của vũ trụ xung quanh. Đây là một con số vượt xa dự đoán của các mô hình vũ trụ học tiêu chuẩn, vốn cho rằng độ cong không gian thời gian chủ yếu bị chi phối bởi sự phân bố của vật chất thông thường và vật chất tối. Mức độ cong cực đoan như vậy cho thấy có thể tồn tại những cơ chế vật lý đặc biệt mà các lý thuyết hiện hành chưa giải thích được.
Từ kết quả này, một giả thuyết đáng chú ý đã được đưa ra. Theo đó, vùng dị thường có thể là dấu vết còn sót lại từ sự va chạm giữa các bong bóng vũ trụ khác nhau, hoặc thậm chí là khu vực tiềm năng của một "đường hầm không thời gian" dẫn sang một vũ trụ khác. Giả thuyết này xuất phát từ các mô hình cho rằng vũ trụ không chỉ tồn tại đơn lẻ mà có thể bao gồm nhiều bong bóng vũ trụ song song, hình thành và giãn nở đồng thời.
Trong kịch bản đó, khi các bong bóng vũ trụ va chạm với nhau trong quá trình giãn nở, vùng giao nhau sẽ xuất hiện những nhiễu loạn không gian thời gian cực mạnh. Những nhiễu loạn này làm thay đổi đặc tính của bức xạ nền và sự phân bố vật chất cục bộ, tạo ra các khu vực có độ cong không gian thời gian và các dị thường bức xạ vượt xa mức bình thường. Chính vì vậy, khu vực vừa được phát hiện được gọi là "vùng dị thường siêu khối lượng".
Để xác định quy mô và cường độ của dị thường này, các nhà khoa học đã sử dụng dữ liệu hiện có nhằm xây dựng một mô hình vũ trụ học quy mô lớn. Kết quả cho thấy vùng dị thường trải rộng khoảng 180 triệu năm ánh sáng, chứa hàng trăm cụm thiên hà và có tổng khối lượng ước tính tương đương 100 nghìn tỷ lần khối lượng Mặt Trời.
Nếu so sánh, Nhóm Thiên hà Địa phương của chúng ta, bao gồm cả Milky Way, chỉ có đường kính khoảng 10 triệu năm ánh sáng và khối lượng nhỏ hơn vùng dị thường này tới hơn một nghìn lần.
Phát hiện này mang ý nghĩa lớn đối với nhận thức của con người về vũ trụ. Nó cho thấy vũ trụ mà chúng ta đang sống có thể không tồn tại một cách biệt lập và hoàn toàn đồng nhất. Ở những khu vực cực đoan, nơi các mô hình vũ trụ học tiêu chuẩn không còn giải thích thỏa đáng, có thể ẩn chứa những manh mối quan trọng liên quan tới khả năng tồn tại của nhiều vũ trụ song song.
Tuy vậy, các nhà khoa học cũng thận trọng nhấn mạnh rằng đây mới chỉ là một manh mối ban đầu. Hiện vẫn chưa rõ trong vũ trụ có bao nhiêu vùng dị thường siêu lớn tương tự như vậy, cũng như chưa thể khẳng định chắc chắn rằng chúng được hình thành do sự va chạm của các bong bóng vũ trụ. Để kiểm chứng giả thuyết này, cần thêm những dữ liệu quan sát có độ chính xác cao hơn trong tương lai.
Dù còn nhiều câu hỏi chưa có lời giải, vùng dị thường khổng lồ vừa được phát hiện vẫn mở ra một hướng tiếp cận mới cho việc nghiên cứu cấu trúc sâu xa của vũ trụ. Những dị thường về không gian thời gian ở quy mô siêu lớn như thế này có thể đóng vai trò then chốt trong việc trả lời những câu hỏi nền tảng nhất của khoa học hiện đại, từ ranh giới thực sự của vũ trụ cho đến khả năng tồn tại của các thế giới song song ngoài tầm quan sát của con người.
Đức Khương
