Vật chất tối, bí ẩn của vũ trụ sắp có lời giải
| 17/07/2012 05:00 PM
Lần đầu tiên, một nhóm các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy sợi vật chất tối kế nối hai cụm thiên hà.
Lần đầu tiên, một nhóm các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy sợi vật chất tối kế nối hai cụm thiên hà. Vật chất tối là một loại vật chất tương tác rất yếu với ánh sáng và cả bản thân nó. Nó tự nhiên và bí ẩn. Lập bản đồ trọng lực của sợi vật chất tối sẽ là chìa khóa mở ra những đột phá trong nghiên cứu vũ trụ. Kết quả quan sát này được xem là một bước đầu thành công của các nhà khoa học. Nó cung cấp các bằng chứng trực tiếp đầu tiên về việc vũ trụ được tạo nên bởi một mạng lưới vật chất tối.
Theo ông Joerg Dietrichs thuộc bộ phận vật lý của Đại học Michigan cùng các đồng nghiệp đã xác định được sợi vật chất này kết nối hai thiên hà Albell 222 và Albell 223 cách trái đất khoảng 2,7 tỉ năm ánh sáng. Trước đó nhóm nghiên cứu của Dietrichs đã sử dụng kính viễn vọng Subaru trên đỉnh Mauna Kea ở Hawaii và kính không gian XMM -Newton phát hiện ra rằng hai cụm này được kết nối bằng một khối khí nóng như hình dưới đây.
Họ cho rằng các khí nóng có thể được tập trung dọc theo một sợi vật chất tối. Dietrich và nhóm của mình đã quyết định kiểm tra cẩn thận các khu vực đó, kiểm tra mật độ khối lượng của khu vực và khẳng định giả thuyết.
Dietrichs tuyên bố : “Chúng tôi đã tìm thấy nó, nó trông giống như một cây cầu, khối lượng của chúng nằm ngoài các cụm thiên hà. Ít nhất 90% khối lượng dây tóc kết nối này là vật chất tối. Tuy đây mới chỉ là bước đầu trong việc chứng mình rằng vật chất tối xuất hiện giữa các cụm thiên hà lân cận nhưng phát hiện này vẫn sẽ là một bước tiến lớn trong vũ trụ”
Ít ai biết rằng cho dù đến tận hiện tại mới có phát hiện chính xác nhưng nghiên cứu về vật chất tối đã nhẹn nhóm cách đây khoảng 80 năm.
Những năm 1930, vật chất tối đã được xác định là có tồn tại nhưng người ta lại không thể phát hiện ra chúng vì tính chất dường như không phát ra hay hấp thu ánh sáng. Jan Oort và Frit Zwitky đã nhận thấy rằng các ngôi sao quay quanh thiên hà của ta so với các cụm thiên hà khác nhanh hơn vận tốc thoát của chúng. Kết luận chung của họ là chắc chắc phải có một loại vật chất ẩn nào đó tác động lên, và đó là vật chất tối
Trong khoảng thời gian 40 năm tiếp theo không có thêm bằng chứng nào được bổ sung về vật chất tối. Tuy nhiên theo thời gian, việc quan sát dần được cải tiến lên nhiều. Các nhà thiên văn học tin rằng 73% vũ trụ là từ năng lượng tối, 23% vật chất tối và chỉ có 4% vật chất bình thường và năng lượng.
Vật chất tối tương tác cực yếu với vật chất và ánh sáng bình thường cũng như bản thân chúng. Chúng có trường hấp dẫn, trọng lực uốn cong các tia sáng, hoạt động như một thấu kính hấp dẫn. Các thiên hà xa sẽ xuất hiện như là một vòng ánh sáng bị bóp méo xung quanh đối tượng - được gọi là vòng Einstein. Kích thước vòng này phụ thuộc vào độ xa và độ lớn của đối tượng.
Những hình ảnh trên Hubble cho thấy một ví dụ nổi bật về thấu kính hấp dẫn. Vòng cung ánh sáng 90 độ của ánh sáng và một số các hình ảnh méo mó của một thiên hà cách chúng ta 10 tỷ năm ánh sáng. Một thấu kính hấp dẫn tạ thành một cụm thiên hà tập trung nhiều ánh sáng. Bằng cách đảo ngược các biến dạng, các nhà thiên văn học đã tái dựng lại hình ảnh thiên hà xa xôi này.
Vật chất tối chỉ hiển thị thông qua lực hấp dẫn của nó, do đó chúng ta sẽ quan sát được hiệu ứng thấu kính của nó. Trong thực tế, các nhà thiên văn học biết cách quan sát sự phân bó các khối gây ra hiệu ứng thấu kính. Điều này có thể dễ dàng thực hiện khi quan sát hiệu ứng thấu kính yếu : một sự biến dạng nhỏ của đối tượng xa.
Nếu ở nơi có vài ngôi sao và thiên hà nhiều khối lượng dư được tìm thấy thì giả thuyết hợp lý là khối lượng này chủ yếu toàn những vật chất tối. Chúng ta có thể suy ra vật chất tối bằng cách đo độ cong hấp dẫn gần đối tượng tập trung.
Bản đồ trên cho thấy vũ trụ được biết đến trong vòng 1 gly (tỷ năm ánh sáng) của thiên hà chúng ta. Hầu hết các thiên hà được tổ chức thành cụm nhưng một số nằm dọc theo sợi kết nối các cụm. Cấu trúc của các sợi vật chất tối là tàn dư của những thăng giáng lượng tử. Những sợi này rất lớn, chúng chung cấp một con đường năng lượng cho các thiên hà để tham gia vào cụm thiên hà và xuất hiện ở các đỉnh của mạng lưới các sợi.
Tham khảo: gizmag.com