Vén màn vật chất tối

Sự kiện được giới nghiên cứu vũ trụ quan tâm nhất trong tháng tám vừa qua là 70 năm sau khi khái niệm "vật chất tối" (dark matter) được đưa ra, lần đầu tiên các nhà khoa học mới có được một bằng chứng về thứ vật chất này trong vũ trụ.

Vật chất tối - bóng ma của vũ trụ?

Bullet Cluster được tạo ra bởi sự đụng độ giữa hai đám thiên hà (Ảnh: SGTT)

Người ta đã từng ví việc hiểu được vật chất tối giống như chúng ta giải thích được nguồn gốc của vũ trụ hay diễn giải lỗ đen đã hoạt động ra sao. Sự ví von đó vừa cho thấy tính chất cơ bản của thứ vật chất này nhưng đồng thời cũng nói lên nó là một trong những điều bí ẩn nhất vẫn làm các nhà thiên văn học đau đầu. Vật chất tối là thứ không phát ra ánh sáng hoặc không phản chiếu đủ ánh sáng để có thể thấy được. Theo tính toán của các nhà thiên văn học, nó chiếm khoảng 25% vũ trụ. Hiểu được cấu tạo và những tính chất của thứ vật chất này có ý nghĩa vô cùng lớn, nó sẽ giúp lý giải rất nhiều vấn đề khác và mở ra hướng để chúng ta có thể hiểu được bản chất của vũ trụ này.

Nhưng vật chất tối là một thể vô hình và không thể nắm bắt. Chính vì thế thậm chí một bằng chứng về sự tồn tại thực sự của nó chúng ta cũng chưa hề có được. Tiến sĩ vật lý thiên văn người Mỹ Maxim Markevitch miêu tả: "Nó như một bóng ma. Một bóng ma thực sự trong vũ trụ. Nhưng chúng ta lại khát khao nắm bắt được, mổ xẻ được bóng ma đó!".

Bài toán Bullet Cluster vén màn bí mật

Kính thiên văn Hubble được sử dụng để quan sát hiện tượng Bullet Cluster đã định hướng ánh sáng phát ra từ những vì sao như thế nào (Ảnh: SGTT)

Nhưng cuối cùng điều bí ẩn đã bắt đầu lộ diện với một sự kiện thiên văn mới xảy ra được các nhà khoa học đặt tên là Bullet Cluster. Bullet Cluster là sự đụng độ giữa 2 đám thiên hà có số hiệu 1E 0657-57. Một cơ hội ngàn vàng đã xuất hiện! "Trong một thiên hà điển hình, tất cả vật chất chiếm cứ một không gian duy nhất", tiến sĩ Maxim Markevitch từ Trung tâm Vật lý thiên thể Harvard - Smithsonian, Mỹ, giải thích. "Trong trường hợp này, khí và các thiên hà lại bị tách rời. Các thiên hà bay xuyên qua nhau trong khi các đám mây khí của chúng lại không di chuyển dễ dàng như vậy".

Có lẽ cách giải thích của nhà khoa học Mỹ còn khiến chúng ta chưa hiểu được hết hiện tượng. Nhưng các nhà khoa học Việt Nam đã có cách giải thích đơn giản hơn. Bạn hãy tưởng tượng hai chiếc bánh đúc có nhân đậu phộng lao vào nhau với tốc độ hàng triệu dặm mỗi giờ. Ở đây các ngôi sao và vật chất tối là các hạt đậu phộng và các khối khí chính là phần bột bánh đúc. Như vậy hiện tượng sẽ là các hạt đậu phộng thì lao xuyên qua nhau (với rất ít sự đụng độ) còn các khối khí hay phần bột bánh thì quấn vào nhau ở giữa.

Hai phần khác nhau được hình thành trong không gian. Nhóm nghiên cứu của tiến sĩ Maxim Markevitch "cân" khối lượng tổng của vùng sáng nơi hai nhóm thiên hà đụng độ. Kết quả là họ thấy rằng nó nặng hơn nhiều so với khối lượng các ngôi sao và khối khí liên hành tinh. Phép trừ đơn giản cho chúng ta bằng chứng đầu tiên và rõ ràng về vật chất tối!

"Điều này chứng minh một cách đơn giản và trực tiếp rằng vật chất tối có tồn tại", ông Markevitch khẳng định. Tuy việc quan sát hiện tượng Bullet Cluster chưa đủ để giúp các nhà khoa học giải thích về vật chất tối, nhưng với một thứ vật chất đặc biệt như vậy, chỉ chứng minh nó có tồn tại đã là một bước tiến thật dài.

Người ta phỏng đoán rằng dù là gì đi chăng nữa, các hạt vật chất tối cũng phân bố rất xa nhau, giống như các vì sao hoặc có những cách thức khác để tránh va chạm với nhau.

Ảnh của đài quan sát tia X Chandra cho thấy chòm thiên hà 1E 0657-57, hay Bullet Cluster hình thành sau vụ va chạm dữ dội của hai đám thiên hà. Màu hồng là khí nóng của chòm, chứa chủ yếu vật chất thường. Hầu hết khối lượng của chòm biểu hiện bằng màu xanh, chủ yếu chứa vật chất tối. Sự tách biệt rõ ràng giữa vật chất thường và vật chất tối như vậy chưa từng được quan sát trước đây, và là bằng chứng chắc chắn nhất cho thấy hầu hết vật chất trong vũ trụ ở dạng "tối"

Xuân Thi