Một nửa vật chất thông thường trong vũ trụ từng "mất tích" đang dần được tìm thấy?

[Thoại Viết Hoàng]

Trong nhiều năm, các nhà thiên văn học đã đau đầu với câu hỏi: "Một nửa vật chất thông thường trong vũ trụ đã đi đâu?" Theo các mô hình vũ trụ học hiện đại, vật chất thông thường – hay còn gọi là vật chất baryon, cấu thành nên các ngôi sao, hành tinh, khí và bụi – chỉ chiếm khoảng 5% tổng năng lượng của vũ trụ. Tuy nhiên, trong số đó, các quan sát từ trước đến nay chỉ phát hiện được khoảng một nửa. Phần còn lại dường như "biến mất" khỏi tầm quan sát, khiến các nhà khoa học đặt ra giả thuyết về một dạng vật chất mờ nhạt tồn tại giữa các thiên hà.


Một nghiên cứu mới đây do các nhà khoa học từ nhiều quốc gia phối hợp thực hiện đã mang đến một bước tiến quan trọng trong việc giải mã bí ẩn này. Sử dụng dữ liệu từ Máy quang phổ năng lượng tối (DESI) đặt tại Đài thiên văn Quốc gia Kitt Peak (Mỹ) và Kính viễn vọng Vũ trụ học Atacama (Chile), nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra sự tồn tại của các vùng khí hydro ion hóa phân tán rộng lớn bao quanh các thiên hà.

Những vùng khí này – còn gọi là trung mô liên thiên hà nóng (WHIM) – rất mờ nhạt, gần như vô hình với các phương pháp quan sát thông thường. Để phát hiện chúng, nhóm nghiên cứu đã phân tích cách các đám khí này tương tác với bức xạ nền vi sóng vũ trụ (CMB) – dấu vết còn sót lại từ Vụ nổ lớn. Bằng cách chồng lên hình ảnh của khoảng 7 triệu thiên hà, họ đo được sự thay đổi cực nhỏ trong bức xạ nền, từ đó suy ra sự hiện diện của các đám khí nóng, phân tán ở rìa thiên hà.


Simon Ferraro – nhà thiên văn học tại Đại học California, Berkeley, đồng tác giả của nghiên cứu – cho biết: "Các phép đo phù hợp với giả thuyết rằng chúng ta đang dần tìm ra lượng khí bị thiếu từ lâu."


Không dừng lại ở đó, nhóm nghiên cứu còn phát hiện các cấu trúc dạng sợi hình thành từ khí hydro ion hóa, kéo dài giữa các thiên hà, tạo nên một mạng lưới vũ trụ rộng lớn. Những cấu trúc dạng "tơ ma" này có thể là nơi ẩn náu của phần vật chất thông thường từng được xem là "mất tích".


Phát hiện này không chỉ giúp giải quyết bài toán vật chất baryon bị thiếu mà còn mở ra khả năng thay đổi cách hiểu về hoạt động của các lỗ đen siêu lớn. Trước đây, người ta cho rằng lỗ đen chỉ phun ra khí trong giai đoạn đầu của sự hình thành thiên hà. Tuy nhiên, sự hiện diện liên tục của khí khuếch tán cho thấy các lỗ đen này có thể hoạt động mạnh hơn và lâu dài hơn so với suy nghĩ trước đây.


Tác giả chính của nghiên cứu – Boriana Haziska (Đại học California, Berkeley) – nhận định: "Có khả năng lỗ đen không chỉ hoạt động ngắt quãng theo các chu kỳ, mà có thể ảnh hưởng lâu dài đến môi trường liên thiên hà."


Nghiên cứu này hiện đã được công bố trên máy chủ tiền xuất bản arXiv và đang trong quá trình bình duyệt để xuất bản trên tạp chí khoa học Physical Review Letters.