Vụ nổ vô tuyến nhanh hé lộ kho báu vũ trụ bị che giấu suốt nhiều thập kỷ

14 giờ trướcBài gốc

Vật chất "mất tích": Câu đố lớn của vũ trụ

Vũ trụ của chúng ta được cấu thành từ hai loại vật chất chính: vật chất tối và vật chất thông thường. Vật chất tối chiếm phần lớn, nhưng lại vô hình và chỉ có thể được phát hiện thông qua tác động hấp dẫn của nó. Ngược lại, vật chất thông thường, bao gồm các nguyên tử, hành tinh và tất cả những gì chúng ta có thể nhìn thấy, chỉ chiếm 16% tổng lượng vật chất.

Một nghiên cứu mới đã xác định chính xác vật chất "bị mất tích" trong vũ trụ bằng cách sử dụng các vụ nổ vô tuyến nhanh (FRB) - những tín hiệu vô tuyến ngắn, sáng từ các thiên hà xa xôi - làm hướng dẫn. Hình ảnh phác họa của họa sĩ này mô tả một xung sóng vô tuyến sáng (FRB) trên hành trình xuyên qua lớp sương mù giữa các thiên hà, được gọi là môi trường liên thiên hà. Các bước sóng dài, được hiển thị bằng màu đỏ, bị chậm lại so với các bước sóng ngắn hơn, xanh lam hơn, cho phép các nhà thiên văn học "cân" được vật chất thông thường vốn vô hình. Nguồn: Melissa Weiss/CfA

Theo các mô hình vũ trụ học, phần lớn vật chất thông thường này không tập trung ở các ngôi sao hay hành tinh, mà phân tán rộng khắp trong không gian liên thiên hà. Tuy nhiên, do mật độ quá thấp, khoảng một nửa lượng vật chất này từ lâu đã "trốn tránh" sự quan sát của các nhà khoa học.

FRB: Ánh sáng từ vũ trụ xa xăm

Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Astronomy, các nhà nghiên cứu từ Caltech và Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard & Smithsonian (CfA) đã tìm ra lời giải. Họ sử dụng các xung sóng vô tuyến nhanh (FRB), những tia năng lượng ngắn nhưng cực mạnh, để dò tìm vật chất còn thiếu.

Ông Liam Connor, phó giáo sư tại Harvard và là tác giả chính của nghiên cứu, giải thích: "Các FRB chiếu xuyên qua lớp sương mù của môi trường liên thiên hà, và bằng cách đo chính xác tốc độ ánh sáng bị chậm lại, chúng ta có thể cân được lớp sương mù đó, ngay cả khi nó quá mờ để nhìn thấy".

Dữ liệu từ những vụ nổ phá kỷ lục

Sơ đồ của họa sĩ này mô tả một số trong 60 FRB trong nghiên cứu-FRB 20221219A, FRB 20231220A và FRB 20240123A-được sử dụng để theo dõi hành trình của khí qua không gian giữa các thiên hà và lập bản đồ mạng lưới vũ trụ. Nguồn: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

Nhóm nghiên cứu đã phân tích 69 FRB khác nhau, với khoảng cách từ 11,74 triệu đến 9,1 tỷ năm ánh sáng. Đáng chú ý, FRB xa nhất trong nghiên cứu, được đặt tên là FRB 20230521B, là FRB xa nhất từng được ghi nhận. Trong số đó, 39 FRB được xác định bởi Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) tại Đài quan sát Vô tuyến Owen Valley của Caltech, một mạng lưới kính viễn vọng được thiết kế chuyên dụng để phát hiện và định vị FRB. 30 FRB còn lại đến từ các kính viễn vọng khác trên thế giới, chủ yếu từ Kính viễn vọng Australian Square Kilometre Array Pathfinder.

Cách tiếp cận của các nhà khoa học giống như việc nhìn thấy "bóng" của vật chất. Giáo sư Vikram Ravi từ Caltech ví von: "Giống như chúng ta đang nhìn thấy bóng của tất cả các baryon, với FRB làm đèn nền... Nếu bạn nhìn thấy một người trước mặt, bạn có thể biết được rất nhiều điều về họ. Nhưng nếu bạn chỉ nhìn thấy bóng của họ, bạn vẫn biết họ đang ở đó và ước chừng kích thước của họ".

Tiềm năng mới cho vũ trụ học

Kết quả nghiên cứu cho thấy 76% vật chất thông thường của vũ trụ nằm trong không gian giữa các thiên hà, 15% nằm trong các quầng thiên hà, và phần còn lại tập trung trong các thiên hà. Phân bố này khớp với các dự đoán từ mô phỏng, nhưng đây là lần đầu tiên được xác nhận bằng quan sát thực tế.

Ý tưởng của nghệ sĩ này mô tả vật chất thông thường trong lớp khí mỏng, ấm tạo nên môi trường liên thiên hà (IGM)-thứ mà các nhà khoa học khó có thể quan sát trực tiếp cho đến nay. Các màu sắc ánh sáng khác nhau di chuyển với tốc độ khác nhau trong không gian. Ở đây, nghệ sĩ đã sử dụng màu xanh lam để làm nổi bật các vùng dày đặc hơn của mạng lưới vũ trụ, chuyển sang ánh sáng đỏ hơn cho các vùng chân không. Nguồn: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

Khám phá này không chỉ giải quyết một bí ẩn lớn, mà còn mở ra một hướng đi mới cho vũ trụ học. Dữ liệu từ FRB có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về sự tiến hóa của các thiên hà và thậm chí xác định khối lượng của các hạt hạ nguyên tử gọi là neutrino - một yếu tố quan trọng để vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn của vật lý hạt.

Theo Giáo sư Ravi, đây mới chỉ là khởi đầu. Trong tương lai, kính viễn vọng vô tuyến DSA-2000 tại sa mạc Nevada, dự kiến sẽ phát hiện tới 10.000 FRB mỗi năm, hứa hẹn sẽ đưa chúng ta tiến sâu hơn vào việc giải mã những bí mật của vũ trụ.

La Khê (Theo SciTechDaily)

Nguồn Doanh Nghiệp : https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/vu-no-vo-tuyen-nhanh-he-lo-kho-bau-vu-tru-bi-che-giau-suot-nhieu-thap-ky/20250817083747028