Bởi Will Dunham
Washington (Reuters) -Vũ trụ có hai loại vật chất. Có vật chất tối vô hình, chỉ được biết đến vì tác dụng hấp dẫn của nó trên quy mô lớn. Và có những vấn đề thông thường như khí đốt, bụi, sao, hành tinh và những thứ trần thế như bột bánh quy và ca nô.
Các nhà khoa học ước tính rằng vật chất thông thường chỉ chiếm khoảng 15% của tất cả các vấn đề, nhưng từ lâu đã đấu tranh để ghi lại tất cả các nơi đó, với khoảng một nửa không được tính toán. Với sự giúp đỡ của các đợt sóng vô tuyến mạnh mẽ phát ra từ 69 địa điểm trong vũ trụ, các nhà nghiên cứu hiện đã tìm thấy vấn đề “mất tích”.
Các nhà nghiên cứu cho biết, nó được che giấu chủ yếu khi khí phân phối mỏng trải ra trong các vùng rộng lớn giữa các thiên hà và được phát hiện nhờ ảnh hưởng của vấn đề đối với sóng radio đi qua không gian, các nhà nghiên cứu cho biết. Khí khó khăn này bao gồm môi trường liên thiên hà, loại sương mù giữa các thiên hà.
Các nhà khoa học trước đây đã xác định tổng số lượng vật chất thông thường bằng cách sử dụng tính toán liên quan đến ánh sáng quan sát được còn sót lại từ sự kiện Big Bang khoảng 13,8 tỷ năm trước đã khởi xướng vũ trụ. Nhưng họ thực sự không thể tìm thấy một nửa của vấn đề này.
“Vì vậy, câu hỏi mà chúng tôi đã vật lộn là: nó đang ẩn nấp ở đâu? Câu trả lời dường như là: trong một mạng lưới vũ trụ thông minh khuếch tán, cách xa các thiên hà”, giáo sư thiên văn học thiên văn học của Đại học Harvard, Liam Connor, tác giả chính của nghiên cứu được công bố hôm thứ Hai trên tạp chí Astronomy.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một lát cắt nhỏ hơn của các vật chất còn thiếu nằm trong các halos của vật liệu khuếch tán xung quanh các thiên hà, bao gồm cả Dải Ngân hà của chúng ta.
Vật chất thông thường bao gồm baryon, là các proton hạt dưới nguyên tử và neutron cần thiết để xây dựng các nguyên tử.
“Mọi người, hành tinh và ngôi sao được làm bằng baryon. Mặt khác, vật chất tối, là một chất bí ẩn tạo nên phần lớn vấn đề trong vũ trụ. Chúng tôi không biết hạt hay chất mới tạo nên vật chất tối. Chúng tôi biết chính xác vật chất thông thường là gì, chúng tôi không biết nó ở đâu”, Connor nói.
Vậy làm thế nào mà nhiều vấn đề bình thường kết thúc ở giữa hư không? Một lượng lớn khí được đẩy ra khỏi các thiên hà khi các ngôi sao khổng lồ phát nổ trong các siêu tân tinh hoặc khi các lỗ đen siêu lớn bên trong các thiên hà “burp”, trục xuất vật liệu sau khi tiêu thụ các ngôi sao hoặc khí.
“Nếu vũ trụ là một nơi nhàm chán hơn, hoặc các định luật vật lý là khác nhau, bạn có thể thấy rằng tất cả các vật chất thông thường sẽ rơi vào các thiên hà, hạ nhiệt, tạo thành các ngôi sao, cho đến khi mọi proton và neutron là một phần của một ngôi sao. Nhưng đó không phải là điều xảy ra”, Connor nói.
Do đó, các quá trình vật lý bạo lực này là vấn đề thông thường xung quanh những khoảng cách rộng lớn và gửi nó vào vùng hoang dã vũ trụ. Khí này không ở trạng thái thông thường mà là ở dạng plasma, với các electron và proton của nó được tách ra.
Cơ chế được sử dụng để phát hiện và đo các vật chất thông thường bị thiếu liên quan đến các vụ nổ radio nhanh, hoặc FRB – xung mạnh mẽ của sóng radio phát ra từ các điểm xa trong vũ trụ. Mặc dù nguyên nhân chính xác của chúng vẫn còn bí ẩn, nhưng một giả thuyết hàng đầu là chúng được sản xuất bởi các ngôi sao neutron từ hóa cao, các than hồng nhỏ gọn còn sót lại sau khi một ngôi sao khổng lồ chết trong một vụ nổ siêu tân tinh.
Khi ánh sáng trong tần số sóng vô tuyến di chuyển từ nguồn của FRBS đến Trái đất, nó trở nên phân tán thành các bước sóng khác nhau, giống như một lăng kính biến ánh sáng mặt trời thành cầu vồng. Mức độ phân tán này phụ thuộc vào mức độ quan trọng trên con đường của ánh sáng, cung cấp cơ chế xác định chính xác và đo lường vật chất mà nó sẽ không được giữ vững.
Các nhà khoa học đã sử dụng sóng radio di chuyển từ 69 FRB, 39 trong số đó được phát hiện bằng mạng lưới 110 kính viễn vọng nằm tại Đài quan sát phát thanh Owens Valley của Caltech gần Giám mục, California, được gọi là mảng synoptic sâu. 30 còn lại được phát hiện bằng cách sử dụng các kính viễn vọng khác.
Các FRB được đặt ở khoảng cách lên tới 9,1 tỷ năm ánh sáng từ Trái đất, nơi xa nhất trong số này được ghi nhận. Một năm ánh sáng là ánh sáng từ xa di chuyển trong một năm, 5,9 nghìn tỷ dặm (9,5 nghìn tỷ km).
Với tất cả các vấn đề thông thường hiện nay, các nhà nghiên cứu đã có thể xác định phân phối của nó. Khoảng 76% cư trú trong không gian liên thiên hà, khoảng 15% trong halos thiên hà và 9% còn lại tập trung trong các thiên hà, chủ yếu là sao hoặc khí.
“Bây giờ chúng ta có thể chuyển sang những bí ẩn quan trọng hơn nữa liên quan đến vấn đề thông thường trong vũ trụ,” Connor nói. “Và hơn thế nữa: Bản chất của vật chất tối là gì và tại sao nó lại khó đo trực tiếp như vậy?”
(Báo cáo của Will Dunham, chỉnh sửa bởi Rosalba O’Brien)