Kết quả quan trắc ở kích thước
thiên hà trong một nghiên cứu mới đã xóa bỏ nghi ngờ về sự tồn tại của
vật chất tối và có thể mở đường cho sự hiểu biết sâu sắc hơn về loại vật
chất bí ẩn này.
Từ trước tới nay, vật chất tối vẫn luôn
là một trong những bí ẩn lớn nhất của vật lý thiên văn và vũ trụ học. Sự
tồn tại của loại vật chất này mới chỉ được chứng minh một cách gián
tiếp mặc dù chúng được cho là chiếm tới 90% các vật chất trong vũ trụ.
Một nghiên cứu mới được thực hiện bởi SISSA (Trường quốc tế về nghiên
cứu nâng cao tại Trieste, Ý) đã loại bỏ những nghi ngờ gần đây về sự
hiện diện của vật chất tối trong các thiên hà, bác bỏ các mối quan hệ
thực nghiệm mà có thể ủng hộ các lý thuyết thay thế (“rằng không có vật
chất tối”).
Nghiên cứu trên đã được công bố trên Tạp
chí Vật lý thiên văn (The Astrophysical Journal). Nó đồng thời cũng
cung cấp những hiểu biết mới về bản chất của vật chất tối và mối quan hệ
giữa vật chất tối với vật chất thông thường. Từ sự giãn nở của vũ trụ
đến sự chuyển động của các ngôi sao trong các thiên hà, những hiện tượng
như vậy xảy ra rất nhiều, mà nếu chỉ với sự hiện diện của vật chất
thông thường – được cấu thành bởi các nguyên tử – thì không thể giải
thích được. Lực hấp dẫn mà các vật chất thông thường này tạo ra không đủ
khả năng gây ra các hiện tượng trên.
Điều này đã dẫn đến lý thuyết về sự tồn
tại của vật chất tối, loại vật chất không phát hiện được, và giả thuyết
cho rằng các thiên hà được nhúng trong quầng hình cầu của nó. Chiara Di
Paolo, một nghiên cứu sinh vật lý thiên văn tại SISSA giải thích:
“Ba năm trước, một vài đồng nghiệp tại
trường đại học Case Western Reserve đã mạnh mẽ chất vấn những hiểu biết
của chúng ta về vũ trụ cũng như các công trình chuyên sâu của nhiều nhà
nghiên cứu, đặt nghi vấn sự tồn tại của vật chất tối trong các thiên hà.
Phân tích các đường cong chuyển động
quay của 153 thiên hà, chủ yếu là dạng xoắn ốc ‘cổ điển’, họ thu được
mối quan hệ thực nghiệm giữa tổng gia tốc hấp dẫn của các ngôi sao (được
quan sát) và thành phần mà chúng ta sẽ quan sát thấy trong sự hiện diện
duy nhất của vật chất thông thường theo lý thuyết cổ điển của Newton.
Mối quan hệ thực nghiệm này dường như
đúng đắn trong tất cả các thiên hà mà họ đã phân tích và với bất kỳ bán
kính thiên hà nào, từ đó thúc đẩy việc giải thích gia tốc hấp dẫn mà
không nhất thiết phải đặt nghi vấn về vật chất tối, nhưng có liên quan
đến các lý thuyết về lực hấp dẫn sửa đổi, ví như MOND (Modified Newton
Dynamics – Động lực học Newton sửa đổi)”.
Di Paolo và các cộng tác viên mong muốn
xác minh mối quan hệ này, họ đã phân tích các đường cong chuyển động
quay của các thiên hà khác ngoài dạng xoắn ốc “cổ điển”: 72 thiên hà có
độ sáng bề mặt thấp (LSB) và 34 thiên hà lùn hình đĩa. Họ đã tạo ra kết
quả mở rộng hơn, tìm ra một mối quan hệ, mà ngoài tổng gia tốc trọng
trường và thành phần thông thường của nó, còn bao hàm cả bán kính và
hình thái của các thiên hà. Paolo Salucci, giáo sư vật lý thiên văn tại
SISSA và là một trong những tác giả nghiên cứu cho biết:
“Chúng tôi đã nghiên cứu mối quan hệ
giữa tổng gia tốc và thành phần thông thường của nó trong 106 thiên hà,
thu được kết quả khác biệt với những gì quan sát được trước đây.
Đây không chỉ thể hiện sự không chính
xác của mối quan hệ thực nghiệm được mô tả trước đây, mà còn xóa bỏ nghi
ngờ về sự tồn tại của vật chất tối trong các thiên hà. Hơn nữa, mối
quan hệ mới được tìm thấy có thể cung cấp thông tin cốt yếu để hiểu biết
thêm bản chất của thành phần không xác định này.”
Khám phá này rất bổ ích
Trả lờiXóa