Vật chất tối chịu trách nhiệm đối với sự tồn tại hoặc không tồn tại của bất kể một ai trên Trái Đất này.
Loài người chúng ta đến từ đâu và tại sao chúng ta tồn tại? Đáp án cho câu hỏi này phụ thuộc nhiều vào người mà bạn hỏi. Một nhà thiên văn sẽ nói rằng cơ thể bạn được tạo ra từ những thành phần hóa học mà chúng đã từng được tôi luyện từ vụ nổ Big Bang. Đối với một nhà sinh học thì khác, anh ta so sánh điểm tương đồng giữa DNA của chúng ta và các loài linh trưởng để kết luận rằng loài người được tiến hóa từ vượn.
Tuy nhiên, dường như hầu hết các câu trả lời mà bạn nhận được sẽ dẫn đến một câu hỏi khác. Chẳng hạn, trước khi có loài vượn, liệu có điều gì đó có thể quyết định việc chúng ta được sinh ra? Trước khi Trái Đất hình thành, có biến cố nào của vũ trụ đã ảnh hưởng đến sự tồn tại hay không tồn tại của loài người?
Nếu cứ tiếp tục hỏi những câu hỏi trước đó và trước đó nữa, Lisa Randall, nhà vật lý lý thuyết đến từ Đại học Harvard có thể cho bạn một câu trả lời mang tính khởi nguồn nhất có thể: nó liên quan đến cả loài khủng long và vật chất tối.
Giáo sư Lisa Randall đến từ Đại học Harvard.
Lisa Randall hiện đang là giáo sư vật lý lý thuyết hạt và vũ trụ học tại Đại học Harvard. Cô đồng thời là tác giả của nhiều cuốn sách khoa học thường thức nằm trong danh sách bán chạy nhất của tạp chí The New York Time. Trong cuốn sách mới nhất của mình mang tên "Vật chất tối và khủng long", Randall chỉ ra rằng sự tuyệt chủng của khủng long, một yếu tố cần thiết cho loài người xuất hiện, có liên quan đến vật chất tối, thứ vật chất bí ẩn chiếm đến 85% vũ trụ của chúng ta.
Một loài tuyệt chủng là sự khởi đầu của một loài mới
Các nhà cổ sinh vật học hiện nay đa phần đều đồng ý với giả thuyết về sự tuyệt chủng của loài khủng long liên quan đến thiên thạch. Khoảng 66 triệu năm về trước, một thiên thạch khổng lồ với đường kính 14,4km đã đâm vào Trái Đất. Nó gây ra tác động khiến 75% các loài sinh vật trên hành tinh bị diệt vong, trong số đó bao gồm hầu hết các loài khủng long.
Trong số những loài vật may mắn hơn, có một số thuộc giống linh trưởng nhỏ. Suốt quãng thời gian 66 triệu năm sau đó, chúng phát triển đa đạng, tăng trưởng lớn hơn về kích thước và học cách đi bộ trên hai chân. Cuối cùng, loài người xuất hiện trong khoảng chỉ vài triệu năm trở lại đây.
Như vậy, điểm khởi đầu mà chúng ta đang nói đến ở đây là một cú va chạm của tiểu hành tinh. Nó là điều kiện cần để khủng long tuyệt chủng và mở ra cơ hội cho linh trưởng. Vậy liệu chúng ta đã đi đến điểm mang yếu tố quyết định? Randall không cho rằng một thiên thạch bé nhỏ có tính may rủi chịu trách nhiệm cho sự ra đời của loài người.
Một thiên thạch mang tính may rủi không thể chịu trách nhiệm cho sự ra đời của con người.
Trong cuốn sách của mình, Randall mô tả một đĩa dẹt dày đặc vật chất tối trong thiên hà của chúng ta. Nó giữ vai trò trong sự hình thành loài người. Thông thường, vật chất tối có xu hướng tập trung xung quanh thiên hà như một bong bóng khổng lồ. Tuy nhiên, theo Randall chúng cũng có thể trông phẳng hơn và chiếm vị trí giữa các ngôi sao, hành tinh hay trong đám mây khí.
Vật chất tối chưa từng được ghi nhận một cách trực tiếp. Tuy nhiên, khoa học ngày nay đã có đủ bằng chứng cho sự tồn tại của nó và sự ảnh hưởng của lực hấp dẫn mà vật chất tối tạo ra trong vũ trụ. Đại đa số các nhà khoa học đồng tình rằng đó là một loại vật chất bí ẩn mà chúng ta không thể nhìn thấy và cảm nhận. Tuy nhiên, chúng vẫn tồn tại ở đó cùng với vũ trụ.
Đĩa vật chất tối: hiểm họa và cơ hội
Trở lại giả thuyết của Randall, nếu những đĩa vật chất tối tồn tại, chúng sẽ gây ra một lực hút cực mạnh lên mọi đối tượng xung quanh đó, bao gồm cả Hệ Mặt Trời của chúng ta.
Mặc dù vậy, Hệ Mặt Trời không phải lúc nào cũng ở gần một đĩa vật chất tối. Đó là điểm quyết định đối với mô hình lý thuyết của Randall. Chúng quay quanh trung tâm Ngân hà như cách Trái Đất quay quanh Mặt trời. Qua đó, một dao động lên xuống được tạo ra với tần suất tương đối lớn.
Dưới đây là hình ảnh minh họa của dao động. Chấm màu cam thể hiện Mặt Trời của chúng ta còn đường màu đen là trung tâm đĩa tối.
Mô phỏng dao động của Hệ Mặt Trời.
Đầu thế kỷ, một nhóm các nhà thiên văn học đã có thể ước tính sơ bộ tần suất dao động của Hệ Mặt Trời. Theo đó, nó sẽ đi qua mặt phẳng của thiên hà mỗi 32 triệu năm. Điều đó có nghĩa là nếu đĩa tối tồn tại, Hệ Mặt Trời cũng sẽ đi qua nó ở tần suất tương tự.
Thật trùng hợp, các bằng chứng về những cuộc đại tuyệt chủng trong quá khứ trùng khớp với những khoảng thời gian này. Trung bình cứ 25 đến 35 triệu năm, các loài vật sinh sống trên Trái Đất sẽ phải đối mặt với một thời kỳ khó khăn.
Phát hiện này đã được Matthew Reece, một đồng nghiệp với Randall tại Đại học Harvard công bố trên tạp chí Physical Review Letters năm ngoái. Randall cũng phân tích kỹ càng hơn về nó trong cuốn sách mới của mình.
Cô cho rằng cứ mỗi lần đi qua đĩa vật chất tối, lực hấp dẫn của nó sẽ khiến khu vực lân cận Hệ Mặt Trời bị ảnh hưởng. Chúng được gọi là đám mây Oort bao quanh một bán kính khoảng 2 năm ánh sáng và chứa đầy các vật thể đóng băng đường kính ít nhất 19km.
Tương quan các khoảng cách với Hệ Mặt Trời.
Nếu một thiên thể đường kính 19km va vào Trái Đất, điều đó có nghĩa là sự kết thúc của hàng loạt giống loài. Theo Randall, đó chính xác là những gì xảy ra với khủng long 66 triệu năm về trước. Kỷ nguyên của động vật linh trưởng mở ra bởi Hệ Mặt Trời của chúng ta đi ngang qua một đĩa vật chất tối.
Chứng minh giả thuyết
Làm thế nào để chứng minh sự tồn tại của một đĩa tối trong khi ngày nay chúng ta không thể quan sát được nó? Randall đã cố gắng tìm hiểu tốc độ và hướng di chuyển của các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta. Nếu chúng di chuyển theo những quỹ đạo không thể giải thích được bằng sự tồn tại của các vật thể bình thường, điều đó sẽ được quy cho vật chất tối.
Vật chất tối trong hình ảnh này được minh họa như những đám sương mù giữa các thiên hà.
Tuy nhiên, công việc thực tế không hề đơn giản. Có tới 100 tỷ ngôi sao trong Ngân hà và săn tìm vật chất tối luôn là một đề tài khó khăn. Hiện tại các nhà khoa học có khoảng hơn 1 chục thiết bị thăm dò trên Trái Đất và trong không gian, chúng vẫn chưa thể phát hiện một manh mối trực tiếp nào của vật chất tối.
Như vậy, việc chứng minh giả thuyết của Randall vẫn phải để lại cho tương lai. Khả năng của khoa học ngày nay dường như vẫn nằm ngoài ranh giới của bất kỳ vấn đề nào sâu sắc liên quan đến vật chất tối.
Mặc dù vậy, trong phần kết luận của mình Randall vẫn lạc quan về giả thuyết của mình, cô viết: "Thị trấn Chicxulub, nơi thiên thạch hủy diệt khủng long đáp xuống cũng là một phần lịch sử của loài người. Nếu đúng, vật chất tối cũng nằm trong lịch sử của chúng ta. Nó chịu trách nhiệm quan trọng đối với sự tồn tại hoặc không tồn tại của bất kể một ai trên Trái Đất này".