Các nhà khoa học đã đề xuất một lý thuyết mới đầy tiềm năng, cho rằng sóng hấp dẫn – những gợn sóng trong không-thời gian được Albert Einstein dự đoán – có thể là yếu tố then chốt trong sự hình thành vật chất, từ đó tạo nên các vì sao, thiên hà và hành tinh.
Lý thuyết này đưa ra một cách giải thích khác với mô hình lạm phát vũ trụ truyền thống, vốn đòi hỏi nhiều tham số có thể điều chỉnh và khó kiểm chứng. Thay vào đó, lý thuyết mới này đề xuất rằng chính những dao động lượng tử tự nhiên của không-thời gian, hay còn gọi là sóng hấp dẫn, đã tạo ra những biến động nhỏ về mật độ vật chất. Những biến động này được cho là nguồn gốc của sự hình thành các thiên thể.
Các tác giả của nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Physical Review Research, khẳng định mô hình của họ loại bỏ sự cần thiết của các trường vô hướng giả định (inflaton fields) – vốn được cho là nguyên nhân gây ra sự giãn nở nhanh chóng của vũ trụ trong mô hình lạm phát. Thay vào đó, sóng hấp dẫn, như những dao động lượng tử tự nhiên của không-thời gian, được cho là đủ sức tạo ra các biến động mật độ dẫn đến sự hình thành các cấu trúc vũ trụ.
Lý thuyết này có thể được kiểm nghiệm thông qua các quan sát thiên văn. Việc nghiên cứu cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ và đo lường sóng hấp dẫn sơ khai có thể cung cấp bằng chứng xác nhận hoặc bác bỏ giả thuyết mới này. Điều này củng cố thêm tầm quan trọng của sóng hấp dẫn trong việc giải mã nguồn gốc và quá trình tiến hóa của vũ trụ.
Sóng hấp dẫn, được Einstein dự đoán vào năm 1916, là những gợn sóng lan truyền trong cấu trúc không-thời gian, được tạo ra bởi các sự kiện vũ trụ kịch tính như sự sáp nhập của các lỗ đen hoặc sao neutron. Lần đầu tiên, tín hiệu sóng hấp dẫn đã được Đài quan sát Sóng hấp dẫn bằng Giao thoa kế Laser (LIGO) phát hiện trực tiếp vào ngày 14 tháng 9 năm 2015, một khám phá mang tính cách mạng được công bố vào tháng 2 năm 2016. Phát hiện này không chỉ xác nhận một trong những dự đoán cuối cùng của thuyết tương đối rộng mà còn mở ra một kỷ nguyên mới cho thiên văn học – thiên văn học sóng hấp dẫn.
Thiên văn học sóng hấp dẫn cho phép các nhà khoa học thu thập dữ liệu từ các sự kiện thiên văn mà trước đây không thể quan sát được bằng các phương pháp truyền thống dựa trên ánh sáng. Sóng hấp dẫn có khả năng xuyên qua những vùng không gian mà sóng điện từ không thể, mang lại cái nhìn sâu sắc về các hiện tượng vũ trụ kỳ lạ như các cặp lỗ đen. Hơn nữa, chúng còn là công cụ quý giá để nghiên cứu giai đoạn sơ khai nhất của vũ trụ, thời điểm mà vũ trụ trở nên mờ đục đối với sóng điện từ.
Việc phát hiện sóng hấp dẫn đã được ví như việc một người điếc đột nhiên có thể nghe thấy âm thanh, mở ra một "cửa sổ" hoàn toàn mới để quan sát vũ trụ, cho phép các nhà khoa học lắng nghe những "tín hiệu" mới mà các công nghệ trước đây không thể thu nhận. Các nhà khoa học như Allan Adams đã mô tả năng lượng khổng lồ được giải phóng trong các sự kiện như hai lỗ đen va chạm, bơm vào cấu trúc không-thời gian và làm vũ trụ "nổ tung" trong những làn sóng hấp dẫn. Nghiên cứu về sóng hấp dẫn không chỉ xác nhận các lý thuyết vật lý nền tảng mà còn cung cấp những hiểu biết sâu sắc về bản chất của vũ trụ, từ sự hình thành các cấu trúc lớn đến những khoảnh khắc đầu tiên sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang).
Các nhà khoa học đang tiếp tục phát triển công nghệ để tăng cường độ nhạy của các thiết bị dò sóng hấp dẫn, hứa hẹn sẽ mang lại nhiều khám phá đột phá hơn nữa trong tương lai.