Một trong những bí ẩn gây tò mò nhất trong khoa học là vật chất tối, một chất kỳ lạ chiếm khoảng 85% khối lượng của vũ trụ. Vật chất tối khó quan sát vì nó không phát ra ánh sáng, tuy nhiên điều đó không có nghĩa là nó hoàn toàn không tương tác với ánh sáng.
Nghiên cứu mới được xuất bản trên tạp chí Science hôm 10/9 của một nhóm các nhà khoa học, đứng đầu là Giáo sư Massimo Meneghett từ Đài quan trắc Vật lý Thiên văn và Khoa học Không gian Bologna (OAS) thuộc Viện Vật lý Thiên văn Quốc gia Italy (INAF) cho biết đã phát hiện ra các thấu kính vật chất tối nhỏ có thể nằm trong các cụm thiên hà, có thể tạo ra hiệu ứng kính lúp mạnh gấp 10 lần so với suy đoán trước đây.
Trong một email, ông Meneghett cho biết: “Việc nghiên cứu sự phân bố vật chất trong các chùm thiên hà là rất quan trọng vì một số lý do: Trước hết, chúng ta có thể kiểm tra các dự đoán của mô hình vật chất tối lạnh. Đây là mô hình vật chất tối thường được chấp nhận, vì nó có thể tái tạo rất độc đáo một số đặc tính của vũ trụ trên quy mô lớn (lớn hơn nhiều so với quy mô của các thiên hà và cụm thiên hà)”.
Ông nói thêm: “Động lực quan trọng thứ hai để nghiên cứu sự phân bố vật chất trong các cụm thiên hà là tìm ra các hiện tượng vật lý phức tạp diễn ra trong môi trường dày đặc định hình sự tiến hóa của thiên hà”.
    |
 |
| Ánh sáng từ các thiên hà bên trong cụm MACS J1206 bị bẻ cong bởi túi vật chất tối. Ảnh: Hubble. |
Nếu các thấu kính vật chất tối xuất hiện nhiều trong các cụm thiên hà, nó có thể giúp các nhà thiên văn quan sát các góc không thể quan sát được của vũ trụ. Hiện tượng thấu kính xảy ra khi một vật thể có ảnh hưởng hấp dẫn, có lẽ là một khối vật chất tối, phù hợp với nguồn ánh sáng nền, chẳng hạn như một thiên hà ở rất xa. Khi ánh sáng truyền qua trường hấp dẫn của vật thể, nó có thể trở nên sáng hơn đáng kể như thể được khuếch đại bởi một kính viễn vọng vũ trụ.
Ông Meneghetti cho biết rằng: “Thường thì nguồn được phóng đại, có nghĩa là chúng ta có cơ hội nhìn thấy những chi tiết nhỏ trong hình ảnh thấu kính mà chúng ta không thể phát hiện nếu không có thấu kính hấp dẫn. Tuy nhiên, ông lưu ý rằng các thấu kính có xu hướng làm ảnh hưởng đến hình ảnh của các nguồn nền, có nghĩa là các nhà khoa học phải tìm ra cách để thiết kế ngược hình dạng ban đầu của các vật thể từ các phiên bản thấu kính bị biến dạng.
Lý do được ông giải thích: “Nếu chúng ta có thể xây dựng một mô hình đáng tin cậy về cách vật chất được phân phối trong ống kính, thì chúng ta có thể sử dụng mô hình đó để điều chỉnh hình dạng của các nguồn thấu kính. Điều này rất thú vị! Sử dụng hiệu ứng này, chúng ta có thể thấy các thiên hà rất xa trông như thế nào”.
Để hiểu rõ hơn về thấu kính vật chất tối, Meneghetti và các đồng nghiệp của ông đã so sánh mô phỏng của các cụm thiên hà với các quan sát thực tế của 11 cụm được chụp bởi Kính viễn vọng Không gian Hubble và Kính viễn vọng Rất lớn ở Chile. Đáng ngạc nhiên là số lượng thấu kính trong các quan sát nhiều hơn khoảng 10 lần so với dự đoán, cho thấy rằng có "các vấn đề hệ thống với mô phỏng hoặc giả định không chính xác về các đặc tính của vật chất tối". “Bước tiếp theo của chúng tôi sẽ là điều tra các ứng cử viên vật chất tối khác bằng cách chạy các mô phỏng mới. Và ngoài ra, chúng tôi có kế hoạch mở rộng phân tích của mình đến một số lượng lớn hơn các cụm thiên hà để có thêm dữ liệu giải câu đáp những bí ẩn này.”
Nhóm nghiên cứu của GS Meneghetti đang nóng lòng chờ đợi dữ liệu mới từ các đài thiên văn thế hệ tiếp theo, chẳng hạn như Đài quan sát Vera C. Rubin ở Chile, đang trên đà bắt đầu hoạt động vào năm 2021. Kính viễn vọng không gian Euclid của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu và Kính viễn vọng Không gian Nancy Grace Roman của NASA, Cả hai đều dự kiến ra mắt vào những năm 2020, cũng sẽ là những công cụ quan trọng cho mục đích này.