Bức ảnh đầu tiên về vật chất tối

Ngôi sao lùn mờ (màu đỏ) đang di chuyển ra khỏi nền của ngôi sao "mẹ" màu xanh ở phía sau.

Điểm sáng màu đỏ (xem mũi tên chỉ trong hình) là một ngôi sao lùn mờ ở thiên hà của chúng ta. Đó chính là nơi hội tụ vật chất tối - loại vật chất tạo nên ba phần tư vũ trụ và trước nay vẫn là một bí mật với các nhà vật lý thiên văn.

Đây là lần đầu tiên người ta quan sát được vật chất tối trực tiếp bằng kính thiên văn. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết cho rằng vật chất tối tồn tại dưới dạng "những thiên thể có kết cấu dày đặc" (MACHO) nằm rải rác ở các thiên hà.

Vật chất tối là một trong những thành phần cơ bản nhất của vũ trụ. Theo các nhà vật lý thiên văn, trong vũ trụ chỉ có dưới 1/4 vật chất có cấu tạo nguyên tử như chúng ta thấy, còn gọi là loại vật chất thường. Trong đó, lại chỉ khoảng 1/4 là phát ra ánh sáng, hoặc được chiếu sáng. Như vậy, phần lớn vật chất trong vũ trụ thuộc loại "tối" hoặc có thành phần "không rõ".

'Trong vòng 10 năm qua, người ta đã đầu tư nhiều cho việc nghiên cứu vật chất tối. Một trong vô số dạng thức tồn tại của vật chất tối được giả định là "các hạt nặng phát sáng yếu" (WIMPs). Theo các nhà khoa học, những WIMPs có thể nằm ở các sao đã chết hoặc đang chết (sao neutron hoặc sao lùn lạnh), hoặc ở các hố đen.

Năm 1986, nhà vật lý Bohdan Paczynski, Đại học Princeton (Mỹ), đưa ra giả định về sự tồn tại của vật chất tối ở "những thiên thể có kết cấu dày đặc" và cho rằng, người ta sẽ quan sát được các thiên thể này nhờ hiện tượng khuếch đại hấp dẫn (gravitational microlensing).

Vật chất tối chiếm tới trên 3/4 vũ trụ.

Khuếch đại (lensing) là một hiện tượng tự nhiên, xảy ra khi một hành tinh hoặc một "thiên thể tối" di chuyển tự do trong vũ trụ đột nhiên chắn giữa trái đất và một ngôi sao nào đó. Ánh sáng từ ngôi sao đi qua khu vực hấp dẫn của thiên thể liền bị bẻ cong. Người quan sát trên trái đất đo được góc lệch của ánh sáng. Nếu thiên thể càng lớn, ánh sáng bị bẻ cong càng mạnh, và góc lệch cũng càng lớn. Dựa trên độ lớn của góc lệch, người ta tính ra khối lượng của thiên thể. Hình ảnh quan sát được gọi là "ảnh giả" (spurious). Và nếu theo dõi thời gian xuất hiện ảnh giả và độ mạnh yếu của nó, cùng với khoảng cách giữa ngôi sao và trái đất, người ta tính ra được khoảng cách của thiên thể với ngôi sao "mẹ". Phương pháp này gọi là "khuếch đại hấp dẫn".

Trong trường hợp này, ngôi sao mẹ có màu xanh ở phía sau (xem hình 1). Thời điểm khuyếch đại hấp dẫn (microlensing event) đã xảy ra cách đây 6 năm. Từ đó, ngôi sao lùn đỏ mờ (chứa vật chất tối) đã di chuyển tách ra khỏi nền sao mẹ và đã lọt vào ống ngắm của Kính thiên văn Hubble. Theo các nhà vật lý, ngôi sao chứa vật chất tối này nặng bằng 5%-10% mặt trời và nằm cách trái đất khoảng 600 năm ánh sáng.

Minh Hy (theo Cosmi)