Vật chất tối chiếm 80% vũ trụ, thế nhưng chúng ở đâu?

Trong suốt hơn không khí, lan tỏa hơn ánh sáng. Chúng ta có thể không nhận ra phần vật chất tối xung quanh ta, thế nhưng nó vẫn luôn ở đó.

                                         Chùm thiên hà nổi tiếng Bullet Cluster

Thập niên 1930, nhà khoa học Thụy Sĩ Fritz Zwicky đo chuyển động của các thiên hà trong chùm thiên hà Coma. Dựa trên những tính toán cơ bản về trọng lực, ông phát hiện chúng không thể di chuyển trừ phi cụm thiên hà có khối lượng lớn hơn mức hiện tại. Ông đã cho rằng 80% khối lượng cụm thiên hà không ở dạng nguyên tử.

Mặc dù không nhìn được vật chất tối, chúng ta có thể biết nó ở đâu và có khối lượng bao nhiêu. Đo nền vi sóng vũ trụ cho thấy 80% tổng khối lượng vũ trụ đến từ vật chất tối, nhưng sự phân bố của nó vẫn còn là ẩn đố. Trên lý thuyết, các nhà khoa học cho rằng vùng trống của vũ trụ có một ít hoặc không có vật chất tối, còn những vùng trung tâm của thiên hà tập trung vật chất tối một cách dày đặc. 



Đồng hồ Casio giá SHOCK!

Không như các vật chất thông thường vốn có thể được phát hiện bằng ánh sáng. Các nhà thiên văn chỉ có thể vẽ ra bản đồ về sự phân bố của vật chất tối dựa trên hiệu ứng trọng lực, điều cực kỳ phức tạp là ở vùng tập trung mật độ dày đặc các vật chất của thiên hà, nơi mà vùng khí hỗn độn, các ngôi sao, v.v.. có thể che giấu hoặc tạo ra hiện tượng khiến ta lầm tưởng đó là vật chất tối. Thậm chí ở vùng rìa hoặc trung tâm hệ thiên hà, tính trong suốt của ánh sáng cũng gây trở ngại cho việc xác định chúng.

Dựa trên chuyển động của các ngôi sao và khí, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ ước tính được có bao nhiêu vật chất tối ở phần trung tâm của ngân hà. Cũng có gợi ý là những hạt vật chất tối là dạng tín hiệu đến từ sự hủy diệt của bản thân chúng ở gần phần trung tâm hệ ngân hà, nếu vậy điều này sẽ hạn chế thuộc tính vật chất tối và giúp loại bỏ việc phải đo lường vật chất tối ở vùng này. 

Hiện nay hai nhà thiên văn học Neta Bahcall và Andrea Kulier, thuộc Đại học Princeton đang dùng thấu kính hấp dẫn tìm kiếm sự phân bố của vật chất tối trong các cụm thiên hà. Họ thấy rằng, thông thường vật chất tối nằm toàn bộ trong vùng quầng sáng của các cụm thiên hà. Và thiên hà không nhất thiết vẫn “gắn kết” với quầng sáng của chúng. Nói một cách khác, khi các thiên hà tiến lại gần nhau hình thành các cụm, về nguyên tắc có một lực tác động mạnh đến mức khiến các thiên hà và ngôi sao của chúng tách khỏi vật chất tối, tuy nhiên vẫn giữ nguyên cấu trúc của chúng nhờ vào lực hấp dẫn.

Ông Kulier cho biết điều này cho thấy sự hình thành của một mô hình phân cấp: các cấu trúc nhỏ dễ sụp đổ hơn, dẫn đến việc các thiên hà tiến gần nhau và hình thành nên các cụm, ví như cụm thiên hà Bullet Cluster. Bahcall và Kulier cũng tính toán thấy tổng tỉ lệ giữa vật chất tối và vật chất thông thường phù hợp với toàn vũ trụ. Đây là một bằng chứng ủng hộ mạnh mẽ cho mô hình chuẩn hiện nay trong ngành vũ trụ: toàn bộ vật chất tối tồn tại cùng vị trí của quầng sáng thuộc hệ ngân hà.

Mô hình máy tính được dựng lại dựa trên kết quả của thấu kính trọng lực cho thấy sự phân bố khối lượng để quan sát sự ảnh hưởng của chúng đối với khoảng cách giữa các thiên hà.

Vậy vật chất tối rốt cuộc ở đâu? Dựa trên lý thuyết và sự quan sát, dường như chúng hiện hữu cùng vị trí với quầng sáng hệ ngân hà. Bằng cách tìm kiếm các thiên hà tối (chúng vô hình và nhỏ, không thể tạo ra ngôi sao do mật độ khí quá thấp nhưng có mật độ cao các vật chất tối), các nhà thiên văn hy vọng sẽ có thể nhìn rõ cách vật chất tối phân bố trong các quầng sáng thiên hà.    

Khai Nguyê[email protected]
Theo arstechnica 

Danh Mục : Tri thức