Các nhà thiên văn đã tạo ra bản đồ toàn diện nhất cho tất cả các vật chất tối trong vũ trụ từ trước đến nay.
Công việc này không phải là một kỳ công dễ dàng, vì vật chất tối là vô hình. Tuy nhiên, các nhà khoa học biết rằng người anh em họ là vật chất tối của vật chất thông thường có tồn tại, bởi vì lực hấp dẫn mạnh của nó có thể kéo toàn bộ thiên hà lại với nhau. Dựa trên những quan sát về ảnh hưởng của nó, các nhà thiên văn ước tính rằng vật chất tối chiếm 1/4 vũ trụ.
Bản đồ mới là sản phẩm của nhiều năm làm việc của một nhóm 400 nhà khoa học từ 7 quốc gia, được gọi là Cơ quan Khảo sát Năng lượng Tối (DES). Họ hướng Kính viễn vọng Victor M. Blanco ở Chile lên bầu trời để quan sát hàng triệu thiên hà liên kết với nhau bởi vật chất tối. Sự phân bố của các thiên hà đó và cách thức ánh sáng từ chúng tới Trái đất, có thể thông báo cho các nhà thiên văn về lượng vật chất tối nằm giữa các thiên hà đó và hành tinh của chúng ta.
Trong một loạt các nghiên cứu được công bố trong tuần này, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng vũ trụ bao gồm các cụm thiên hà khổng lồ chụm lại với nhau - những vùng mà vật chất tối cũng bị đóng gói dày đặc. Bản đồ của họ, bao phủ khoảng 1/8 bầu trời khi nhìn từ Trái đất, cũng ghi lại các mảng vũ trụ gần như không có vật chất tối và thiên hà. Những khu vực lộn xộn và trống trải này dường như được kết nối bởi khí giữa các vì sao trong một mạng vũ trụ.
"Nó cho chúng ta thấy những phần mới của vũ trụ mà chúng ta chưa từng thấy trước đây. Chúng ta thực sự có thể nhìn thấy cấu trúc mạng vũ trụ này, bao gồm những cấu trúc khổng lồ được gọi là khoảng trống vũ trụ hay lỗ thủng vũ trụ, là những vùng có mật độ rất thấp của vũ trụ, nơi có rất ít thiên hà và ít vật chất hơn", Niall Jeffrey, một nhà vũ trụ học tại Đại học College London, nói với Guardian.
Ảnh dưới đây cho thấy một phần của bản đồ mới; các khoảng trống có màu đen, trong khi các cụm thiên hà có màu cam sáng.
-
- Chế độ xem phóng to bản đồ vật chất tối của Cơ quan Khảo sát Năng lượng Tối (DES) cho thấy khoảng trống vũ trụ có màu đen, trong khuôn hình vuông của mũi tên chỉ đến.
Theo Jeffrey, những phát hiện mới cho thấy lực hấp dẫn có thể không hoạt động theo cùng một cách trong những khoảng trống này, điều đó có nghĩa là các định luật vật lý tiêu chuẩn không được tuân thủ ờ những khu vực này.
Ánh sáng từ 226 triệu thiên hà
Trong khi vật chất tối không thể quan sát được, thì lực mà nó tác động lên những thứ khác trong vũ trụ giúp các nhà khoa học phát hiện ra nó.
Vật chất tối bẻ cong ánh sáng tới Trái đất từ các thiên hà khác, giống như một chiếc kính vạn hoa. Vì vậy, bằng cách đo cường độ của sự biến dạng đó, các nhà thiên văn học có thể tính toán bao nhiêu vật chất tối nằm giữa chúng ta và một thiên hà khác, và vật chất tối đó bị trộn lẫn với nhau như thế nào. Nếu ánh sáng của thiên hà bị bóp méo rất nhiều, điều đó cho thấy vật chất tối vô hình che khuất tầm nhìn của thiên hà đang bị tụ lại dày đặc.
-
- Khu vực được lập bản đồ vật chất tối DES (màu tím) chồng lên hình ảnh của thiên hà Milky Way. Ảnh DES
Vì vậy, Jeffrey và nhóm của ông đã xem xét ánh sáng từ hơn 226 triệu thiên hà đang bị bóp méo như thế nào.
Họ đã sử dụng kính thiên văn để ghi lại hình ảnh của những thiên hà đó trong 345 đêm từ năm 2013 đến năm 2016, sau đó dựa vào một chương trình trí tuệ nhân tạo để chuyển những quan sát đó thành bản đồ chi tiết về vật chất tối của họ.
Nhóm đã thu thập dữ liệu trong 413 đêm nữa trước khi cuộc khảo sát kết thúc vào năm 2019, vì vậy các nhà khoa học của DES dự định tạo ra một bản đồ vật chất tối thậm chí còn lớn hơn, chi tiết hơn bằng cách sử dụng phần còn lại của các quan sát của họ.
Bản đồ cho thấy Einstein có thể đã sai
Theo thuyết tương đối của Albert Einstein, lực hấp dẫn lẽ ra phải khiến các khối vật chất trong vũ trụ tụ lại theo cách có thể dự đoán được sau vụ nổ Big Bang khoảng 13 tỷ năm trước.
Nhưng theo Jeffrey, bản đồ DES cho thấy lý thuyết của Einstein có thể đã bị bỏ sót ở một mức độ nào đó.
Jeffrey nói với Guardian: "Nếu bạn nhìn ra ngoài vũ trụ, vật chất không hề bị co cụm lại như mong đợi - có những gợi ý rằng nó mịn hơn".
"Điều này chưa được thật sự rõ ràng", ông nói thêm, "nhưng nếu những gợi ý này là đúng, thì có thể có điều gì đó không ổn trong thuyết tương đối rộng của Einstein, một trong những trụ cột lớn của vật lý".
