Khám phá mới về bản chất của vật chất tối - ẩn số khoa học lớn nhất nhiều thập kỷ

3 giờ trướcBài gốc

Các nhà khoa học cho rằng ánh sáng tia gamma phát ra từ Dải Ngân hà có thể là bằng chứng cho sự tồn tại của vật chất tối. Ảnh minh họa: NASA

Tuy nhiên, theo trang Daily Mail (Anh), các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Johns Hopkins (Mỹ) và Viện Vật lý Thiên văn Leibniz (Đức) tin rằng họ đã tìm thấy bằng chứng đầu tiên cho sự tồn tại của loại vật chất khó nắm bắt này.

Dù không phát ra bất kỳ dạng năng lượng nào, các hạt vật chất tối khi va chạm có thể sản sinh ra tia gamma – loại bức xạ năng lượng cao nhất trong phổ điện từ.

Dựa trên giả thuyết này, các nhà khoa học cho rằng ánh sáng tia gamma bí ẩn phát ra từ trung tâm Dải Ngân hà có thể là tín hiệu cho thấy sự hiện diện của vật chất tối ở khu vực này.

Nếu giả thuyết này được xác nhận, đây sẽ là bằng chứng trực tiếp đầu tiên về sự tồn tại của vật chất tối – thành phần chiếm phần lớn khối lượng nhưng chưa từng được quan sát bằng các thiết bị hiện nay.

Giáo sư Joseph Silk, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết: “Vật chất tối chiếm ưu thế trong vũ trụ và giữ cho các thiên hà không bị tan rã. Vai trò của nó là rất quan trọng, và chúng tôi luôn nỗ lực tìm ra cách phát hiện nó. Tia gamma, đặc biệt là ánh sáng dư thừa ở trung tâm thiên hà, có thể là manh mối đầu tiên”.

Từ năm 2008, vệ tinh Fermi của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) đã ghi nhận các tín hiệu tia gamma phát ra từ Dải Ngân hà. Trong số đó, các nhà khoa học phát hiện một vùng ánh sáng khuếch tán tại trung tâm thiên hà, không rõ nguồn gốc cụ thể.

Có hai giả thuyết chính được đưa ra nhằm lý giải hiện tượng này. Theo đó, ánh sáng này có thể đến từ các sao neutron đang quay nhanh ở giai đoạn sắp chết, hoặc từ sự va chạm của các hạt vật chất tối.

Để kiểm chứng, nhóm nghiên cứu đã sử dụng siêu máy tính để mô phỏng bản đồ phân bố vật chất tối trong Dải Ngân hà – với một điểm mới là mô phỏng quá trình hình thành thiên hà thay vì chỉ phân tích dữ liệu hiện tại.

“Dải Ngân hà hình thành từ một đám mây vật chất tối khổng lồ. Khi vật chất thường nguội dần và rơi về trung tâm, nó kéo theo một phần vật chất tối. Qua hàng tỷ năm, vật chất tối từ các thiên hà vệ tinh cũng dần tập trung về lõi thiên hà, làm tăng tần suất va chạm giữa các hạt”, Giáo sư Silk giải thích.

Khi đối chiếu các mô phỏng này với dữ liệu thực tế từ Fermi, nhóm nghiên cứu nhận thấy sự trùng khớp đáng kể về phân bố tia gamma.

Một trong những thách thức lớn khi lý giải ánh sáng tia gamma là sự sai lệch giữa mô hình dự đoán và quan sát thực tế.

Theo Tiến sĩ Moorits Muru, tác giả chính của nghiên cứu, nguyên nhân là do giả định trước đây cho rằng vật chất tối phân bố đối xứng hình cầu quanh trung tâm thiên hà. Tuy nhiên, mô phỏng mới cho thấy cấu trúc phân bố dẹt hơn nhiều.

“Sự khác biệt này giúp giải thích vì sao ánh sáng tia gamma từng được cho là không tương thích với giả thuyết vật chất tối”, ông nói.

Dù chưa đủ để khẳng định chắc chắn, phát hiện mới đã thúc đẩy giả thuyết rằng ánh sáng tia gamma là dấu hiệu của vật chất tối – hơn là từ các sao xung.

“Phát hiện mới khiến giả thuyết về sao xung trở nên kém thuyết phục hơn. Dù chưa phải là bằng chứng cuối cùng, đây là bước tiến đáng kể trong hành trình khám phá bản chất của vật chất tối”, Tiến sĩ Moorits nhận định.

Giáo sư Silk kỳ vọng Đài thiên văn Cerenkov – đang được xây dựng tại Chile – sẽ giúp xác định rõ nguồn gốc của ánh sáng tia gamma. Đây sẽ là kính thiên văn tia gamma mạnh nhất thế giới, đủ nhạy để phân biệt giữa bức xạ từ sao neutron và tín hiệu do vật chất tối tạo ra.

Ngoài ra, công cụ này cũng sẽ có khả năng quan sát các thiên hà lùn lân cận, vốn được cho là chứa chủ yếu vật chất tối.

“Nếu kính thiên văn phát hiện tín hiệu tương tự như Fermi tại những thiên hà này, điều đó sẽ là một xác nhận quan trọng cho giả thuyết về vật chất tối”, Giáo sư Silk nói.

Vân Khánh/Báo Tin tức và Dân tộc

Nguồn Tin Tức TTXVN : https://baotintuc.vn/khoa-hoc-doi-song/kham-pha-moi-ve-ban-chat-cua-vat-chat-toi-an-so-khoa-hoc-lon-nhat-nhieu-thap-ky-20251017165412758.htm