CÂU CHUYỆN VŨ TRỤ 30 (Vật chất tối)

(ĐC sưu tầm trên NET)

Vật chất tối có thể đứng sau cái chết của vũ trụ

•      43
• 2.956

Các mô hình vũ trụ học chỉ ra vũ trụ sẽ kết thúc theo kịch bản "Little Rip", trong đó những thiên hà dần bị xé toạc thành nhiều mảnh nhỏ sau hàng triệu năm.
Nghiên cứu mới của các nhà khoa học Bồ Đào Nha cho thấy vũ trụ sẽ bị vật chất tối xé toạc một cách chậm rãi, theo International Business Times. Kết quả phân tích nhiều cách vận động khác nhau của vật chất tối cho phép nhóm nghiên cứu tính toán kịch bản có khả năng xảy ra cao nhất về kết thúc của vũ trụ.
Trong quá khứ, giới nghiên cứu từng đưa ra một số kịch bản về quá trình vũ trụ kết thúc. Ví dụ, kịch bản Big Freeze giả định vũ trụ sẽ trở nên lớn đến mức nguồn khí gas cũng lớn theo, khiến những ngôi sao mới khó hình thành. Dần dần, những ngôi sao đang tồn tại sẽ bốc cháy hết và vũ trụ chỉ còn lại các hố đen. Theo một kịch bản khác tên Big Crunch, quá trình mở rộng của vũ trụ sẽ chậm dần và cuối cùng dừng lại. Sau đó, vũ trụ sẽ sụp đổ vào trong.
Kịch bản thứ ba, Big Rip, cho rằng một loại năng lượng tối sẽ trở nên mạnh hơn theo thời gian. Vũ trụ mở rộng với nhịp độ ngày càng tăng. Đến thời điểm không thể theo kịp tốc độ mở rộng, vũ trụ sẽ rách toạc thành nhiều mảnh nhỏ. Các nguyên tử sẽ phân rã thành phóng xạ và giải phóng hạt cơ bản. Một phần quan trọng trong kịch bản này là tỷ lệ giữa áp suất và mật độ năng lượng tối. Nếu giá trị giảm xuống mức âm, vũ trụ sẽ rách toạc gần như ngay lập tức.

Vũ trụ có thể sẽ bị vật chất tối kéo rách toạc một cách chậm rãi. (Ảnh: iStock).

Trong bản thảo báo cáo đăng trên trang arxiv.org hôm 1/11, Mariam Bouhmadi-López và đồng nghiệp ở Đại học Công nghệ Lisbon, Bồ Đào Nha, kiểm tra chi tiết hơn kịch bản Big Rip.
Phần lớn vũ trụ được tạo thành từ vật chất tối và năng lượng tối. Chúng ta chỉ biết vật chất tối tồn tại nhờ tương tác giữa nó với trọng lực ngăn thiên hà khỏi xoay tròn đến mức tan biến. Các nhà khoa học cho rằng năng lượng tối là lực tác động thúc đẩy vũ trụ mở rộng. Nếu tốc độ mở rộng của vũ trụ không phải hằng số, giả thuyết về năng lượng tối có thể là giải thích hợp lý. Năng lượng tối trở nên dày đặc hơn khi vũ trụ lớn hơn. Cuối cùng, nó có thể khiến vũ trụ rách toạc.
Nhóm nghiên cứu của Bouhmadi-López xem xét ba cách vũ trụ kết thúc, trong đó quá trình phá hủy xảy ra từ từ (Big Rip), xảy ra nhanh hơn (Little Sibling of Big Rip) và xảy ra chậm (Little Rip). "Cả ba trường hợp đều có điểm chung là trong tương lai xa, mọi cấu trúc trong vũ trụ sẽ rách toạc ở một thời điểm hữu hạn", các tác giả nghiên cứu cho biết.
Trường hợp nào chắc chắn xảy ra hơn tùy thuộc vào mật độ năng lượng tối. Ở một số nơi trong vũ trụ, năng lượng tối tập trung dày đặc hơn. Điều này có nghĩa ở nơi khác, chúng có thể vận động nhanh hơn hoặc chậm hơn. Nhóm nghiên cứu sử dụng kết quả đo tốc độ phát triển của vật chất tối và đối chiếu với các quan sát để đánh giá ba kịch bản. Họ phát hiện Little Rip là kịch bản khả thi nhất.
Năm ngoái, các nhà khoa học ở Đại học Vanderbilt, Nashville, Mỹ sử dụng mô hình để tính toán điểm cân bằng của vũ trụ theo tốc độ mở rộng gia tăng. Công thức toán học của họ chỉ ra vũ trụ sẽ kết thúc theo kịch bản Big Rip sau 22 tỷ năm.

Cập nhật: 14/11/2016 Theo VnExpress

Máy dò 9,2 triệu USD tìm kiếm vật chất tối thất bại

•     
• 1.743

Vật chất tối ngày càng trở nên khó nhận biết hơn khi các nhà khoa học thừa nhận máy dò LUX trị hàng triệu đô la thất bại trong việc tìm kiếm nó.
Theo Telegraph, khoảng 80% khối lượng vũ trụ được tạo thành từ loại vật chất không thể quan sát trực tiếp, gọi là vật chất tối. Giới khoa học cho rằng, vũ trụ tồn tại vật chất tối vì lực hấp dẫn của nó ảnh hưởng đến sự quay của các thiên hà và bẻ cong ánh sáng.
Vật chất tối đóng vai trò liên kết và định hình vũ trụ. Nó không phát xạ và không hấp thụ ánh sáng nên không thể quan sát bằng các dụng cụ và kính thiên văn thông thường.
Để tìm kiếm vật chất tối, một nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học tại Đại học London (UCL), Anh, thiết lập Máy dò Xenon Lớn Dưới lòng đất (LUX) trị giá 9,2 triệu USD bên dưới một mỏ vàng cũ thuộc tiểu bang South Dakota, Mỹ.

Thí nghiệm LUX ở South Dakota, Mỹ. (Ảnh: Telegraph).

LUX nằm ở độ sâu khoảng 1,6km. Nó được đặt trong một bể chứa hơn 270.000 lít nước với độ tinh khiết cao để ngăn chặn tia vũ trụ và các bức xạ khác ảnh hưởng đến kết quả đo đạc.
Máy dò LUX có khả năng phát hiện những chớp sáng nhỏ khi vật chất tối va chạm với nguyên tử xenon. LUX tìm kiếm các hạt lớn tương tác yếu (WIMP), ứng cử viên tốt nhất cho vật chất tối. Theo lý thuyết về WIMP, hàng tỷ hạt vật chất tối ma quái đi xuyên qua cơ thể người mỗi giây.
Tháng 5/2016, sau 20 tháng chạy máy dò LUX, nhóm nghiên cứu không phát hiện thấy dấu vết của vật chất tối. Dù chưa thành công, nhưng các nhà khoa học đang lên kế hoạch tạo ra một máy dò có độ nhạy cao hơn LUX 70 lần để tiếp tục công việc tìm kiếm.
"LUX là công cụ tìm kiếm vật chất tối tốt nhất thế giới, kể từ khi nó bắt đầu hoạt động năm 2013. Trong giai đoạn từ năm 2014 – 2016, độ nhạy của thiết bị được nâng lên bốn lần so với mục tiêu dự án ban đầu. Nhưng đáng buồn là LUX không phát hiện thấy bất kỳ tín hiệu vật chất tối rõ ràng nào", Rick Gaitskell, giáo sư tại Đại học Brown, Mỹ, cho biết.
Tin tức LUX không tìm thấy dấu vết của vật chất tối được công bố tại Hội nghị quốc tế vật chất tối (IDM 2016) diễn ra tại Sheffield, Anh, hôm 21/7.

Cập nhật: 25/07/2016 Theo VnExpress

Vật chất tối được tạo ra từ lỗ đen

•      22
• 6.283

Nghiên cứu mới của các nhà khoa học Mỹ cho thấy vật chất tối được tạo ra từ lỗ đen nguyên thủy, xuất hiện trong một phần nghìn giây đầu tiên sau vụ nổ Big Bang.
Theo Daily Galaxy, phần lớn các lý thuyết đều cho rằng vật chất tối là một dạng tồn tại của các hạt vật chất chiếm số lượng lớn nhưng lại khó phát hiện nhất trong vũ trụ. Theo đó, vũ trụ được tạo thành bởi 5% các vật chất thông thường mà chúng ta nhìn thấy, 27% vật chất tối, và 68% năng lượng tối. Gần đây, các nhà khoa học đưa ra giả thuyết cho rằng vật chất tối được tạo thành bởi các lỗ đen nguyên thủy xuất hiện ở những khoảnh khắc đầu tiên của vũ trụ.

Vật chất tối là một trong những bí ẩn lớn nhất của vật lý thiên văn. (Ảnh: NASA).

Trong nghiên cứu mới công bố hôm 24/5 trên tạp chí Astrophysical Journal Letters, Alexander Kashlinsky, nhà khoa học tại Trung tâm Không gian Goddard của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) chứng minh giả thuyết này phù hợp với những hiểu biết của chúng ta về nền hồng ngoại và tia X trong vũ trụ. Đồng thời, giả thuyết này giúp giải thích những khối lượng lớn một cách bất ngờ của các lỗ đen sát nhập tìm thấy vào năm ngoái.
"Nếu điều này là đúng, thì tất cả các thiên hà, trong đó có dải Ngân Hà của chúng ta, nằm trong một quả cầu khổng lồ gồm nhiều lỗ đen, mỗi lỗ đen trong số đó có khối lượng gấp khoảng 30 lần so với Mặt Trời", Kashlinsky cho biết.
Năm 2005, Kashlinsky dẫn đầu một nhóm các nhà thiên văn sử dụng kính viễn vọng không gian Spitzer của NASA để khám phá nền hồng ngoại (CIB) trên bầu trời. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy dấu hiệu về nguồn sáng đầu tiên thắp sáng vũ trụ hơn 13 tỷ năm trước. Trong năm 2013, một nghiên cứu khác về nền tia X (CXB) được đo bởi Đài quan sát Chandra của NASA nhằm mục đích so sánh với kết quả CIB của Kashlinsky.
Trên lý thuyết, những ngôi sao đầu tiên chủ yếu phát ra ánh sáng quang học và tia cực tím. Một phần trong số này bị biến đổi thành tia hồng ngoại do sự nở ra của vũ trụ. Vì thế, phổ tín hiệu CIB có thể chứa những thông tin nhiễu trong khi phổ CXB có thể loại bỏ điều này.
Kết quả cho thấy những ánh sáng bất thường của tia X năng lượng thấp trong phổ CXB trùng khớp với các tín hiệu tương tự trong phổ CIB. Điều này có nghĩa các ánh sáng này đến từ một đối tượng duy nhất, và chỉ những lỗ đen nguyên thủy mới có thể bức xạ trên một dải năng lượng rộng như thế.

Các nhà khoa học dự đoán vật chất tối chiếm 27% thành phần của vũ trụ, trong khi vật chất thông thường chỉ chiếm 5%. (Ảnh: Science Blog).

Kashlinsky cũng cho rằng các lỗ đen nguyên thủy làm thay đổi phân bố khối lượng của vũ trụ trong những giây đầu tiên, gây ra những biến đổi mà hệ quả của nó xảy ra hàng trăm triệu năm sau, khi những ngôi sao đầu tiên bắt đầu hình thành.
Lúc này, hầu hết vật chất thông thường trong vũ trụ quá nóng để hợp thành các ngôi sao đầu tiên. Vật chất tối không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao do nó tương tác thông qua lực hấp dẫn. Chúng tập hợp lại bằng cách hút lẫn nhau, tạo thành những quầng sáng nhỏ, một dạng hạt hấp dẫn cho phép vật chất thông thường liên kết với nhau. Khí nóng lúc này bị hút về phía các quầng sáng nhỏ, tạo thành những túi khí dày đặc, và tiếp tục lớn dần lên hình thành những ngôi sao đầu tiên.
Nếu những lỗ đen nguyên thủy tham gia hình thành vật chất tối, quá trình hợp nhất của các khí sẽ diễn ra nhanh hơn và biểu hiện bằng những gợn sóng trong phổ tín hiệu CIB ghi được tại Spitzer.

Cập nhật: 03/06/2016 Theo VnExpress

Cuộc đua tìm vật chất tối đang nóng dần

•      12
• 3.979

Sau khi tìm được "hạt của Chúa", các nhà vật lý lại lao đầu vào một cuộc đua mới - truy tìm vật chất tối (dark matter), thứ vật chất được cho nắm giữa chìa khoá về sự vận động của các thiên hà trong vũ trụ.
Năm nay, cuộc tìm kiếm vật chất tối dường như đang thống trị tâm trí của rất nhiều các nhà vật lý. Đây là một vấn đề vô cùng hấp dẫn. Chúng ta đã thu thập được rất nhiều bằng chứng về lực hấp dẫn của vật chất tối theo quy mô chiều dài, từ các thiên hà đơn lẻ đến các cụm thiên hà - cho tới nền vi sóng vũ trụ. Những bằng chứng này đa dạng đến nỗi sẽ thật khó có thể tượng tượng ra lời giải đáp nào thích hợp hơn cho định luật vạn vật hấp dẫn bằng loại vật chất "không nhìn thấy được" này.

Vật chất tối rất khó nắm bắt.

Tuy nhiên, vật chất tối vẫn rất khó nắm bắt. Chúng ta sẽ thảo luận chi tiết hơn ở phần sau. Nhưng nếu có thể phát hiện ra vật chất tối, chúng ta sẽ được chứng kiến chúng trong một ngày rất gần.

Thăm dò ngoài vũ trụ

Thế chúng ta phát hiện vật chất tối như thế nào? Francesca Calore đến từ ĐH Amsterdam (Hà Lan) đã trình bày các kết quả quan sát về sự sản sinh tia gamma và tia vũ trụ. Ý tưởng ở đây là vật chất tối tạo thành một vầng hào quang các hạt di chuyển tương đối chậm xung quanh các thiên hà, nơi mà các hạt này thỉnh thoảng lại va vào nhau. Khi chúng va vào nhau, các hạt vật chất bị phá hủy và sinh ra một loại hạt năng lượng cao mà chúng ta có thể phát hiện được. Theo một số cách phân rã có thể xảy ra, chúng ta nhận được tia gamma cùng với/hoặc các tia vũ trụ.

Kính thiên văn Euclid được phóng lên để tìm vật chất tối và năng lượng tối.

Các tia gamma thực chất cũng giống như các tia sáng thông thường, nhưng chúng có năng lượng rất cao. Vì thế nên chúng di chuyển xuyên qua các thiên hà mà gần như không bị cản trở. Nghĩa là chúng ta có thể chỉnh các máy thăm dò hướng lên trời và ghi nhận mức năng lượng, cường độ cũng như hướng đi của các tia gamma năng lượng cao. Những dữ liệu này có thể được dùng để so sánh với các phỏng đoán từ những nguồn thiên văn mà chúng ta đã biết.
Thực ra, công việc này phức tạp hơn chúng ta tưởng rất nhiều. Đầu tiên, bạn cần phải xem xét tất cả các quá trình sinh ra tia gamma có thể và loại trừ những nguồn đó. Sau đó, bạn phải tạo ra một mô hình phân bố vật chất tối và xem liệu có bất kỳ tín hiệu dư thừa quan sát được nào có mối quan hệ với các khối vật chất tối đã được dự đoán trước hay không.
Cuối cùng, bạn cần phải kiểm tra quang phổ năng lượng của các tia gamma và xem liệu chúng có thuộc đúng dải năng lượng và cường độ năng lượng (hình dạng quang phổ) phù hợp với thứ được mong đợi từ sự phá huỷ vật chất tối hay không.
Tất cả những điều này nghe có vẻ thật lạ lùng. Chúng ta chẳng biết vật chất tối là gì, thế thì làm sao biết được chính xác dải năng lượng mà tia gamma cần phải có? Ồ, thực tế thì không hẳn như vậy. Ví dụ, chúng ta có rất nhiều dữ liệu vật lý hạt và rất nhiều các quan sát có thể loại trừ toàn bộ những dải năng lượng đã biết. Nếu những năng lượng dư thừa xuất hiện trong khu vực quang phổ mà chúng ta đã biết là không thuộc sự phá huỷ vật chất tối thì chúng là những tín hiệu giả.
Đem so sánh những thông tin này với những gì chúng ta đã biết, ta thấy có một nguồn tín hiệu giống như là của vật chất tối. Tuy nhiên, chúng ta vẫn chưa biết hết tất cả các quá trình sản sinh tia gamma. Rất có thể có một nguồn tia gamma nào đó xuất hiện trùng hợp với những điểm nóng được chúng ta quan sát. Những nguồn tia gamma này có thể xuất phát từ các đối tượng thiên văn như các thiên hà ẩn giấu mà chúng ta chưa biết đến trong suốt quá trình quan sát vũ trụ.

Cụm đám thiên hà Abell 3827 với các vòng xanh được cho là nơi hiện diện vật chất tối.

Để loại trừ giả thuyết này, nhóm nghiên cứu sẽ tập trung các kính viễn vọng vô tuyến vào những nguồn khả thi và xem xem liệu có gì ở đó hay không. Nếu không có gì nghĩa là thêm một giả thuyết nữa bị loại trừ. Tuy nhiên, sau đó vẫn còn rất nhiều việc cần phải làm.
Trong bất kỳ trường hợp nào, mỗi khi chúng ta phát hiện sự dư thừa các tia vũ trụ, rất có thể đó là do vật chất tối. Nhưng bức tranh toàn cảnh còn tăm tối hơn nhiều, bởi có quá nhiều các tia vũ trụ. Nếu tất cả đều là do vật chất tối gây ra, chúng sẽ mâu thuẫn với các phép đo loại trừ khả năng vật chất tối. Rõ ràng rằng dù trong trường hợp nào thì chúng ta cũng còn rất nhiều việc cần phải làm, nhưng đây thực sự là một khoảng thời gian đầy thú vị.

Thăm dò trên Trái Đất

Rất nhiều người dành thời gian ở đáy các hầm mỏ sâu trong lòng đất, hy vọng thăm dò được vật chất tối tại đó. Trong trường hợp này, chúng ta dựa trên thực tế rằng Hệ Mặt Trời đang quay trên quỹ đạo quanh Dải Ngân Hà, với mặt phẳng của hệ nghiêng một góc so với mặt phẳng thiên hà. Kết quả là Trái Đất của chúng ta lao ngược dòng vật chất tối (nếu có) vì Mặt Trời kéo chúng ta quay vòng quanh thiên hà cùng với nó. Tuy nhiên, cũng giống như Trái Đất quay quanh Mặt Trời, chúng ta trải qua các dòng vật chất tối lúc yếu, lúc mạnh, giống như các mùa trên Trái Đất.

"Cơn gió vật chất tối (WIMP) thổi ngược chiều" khi hệ Mặt Trời bay trong Dải Ngân Hà.

Ý tưởng này đã trở thành chủ đề của một cuộc tìm kiếm mở rộng, và sự hợp tác DAMA ở Ý đã khẳng định đã phát hiện ra vật chất tối gần một thập kỷ qua. Thật vậy, những tín hiệu đó đều nhất quán rằng chúng đã vượt quá 9 độ lệch chuẩn (trong vật lý hạt, chỉ cần 5 độ lệch chuẩn đã có thể công bố một loại hạt mới)
Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có máy thăm dò nào khác dò được tín hiệu này cả. Thật vậy, Laura Baudis đến từ trường ĐH Zurich (Thuỵ Sỹ) cùng với Patrick Decowski và Andrew Brown đến từ Nikhef, Amsterdam đã trình bày kết quả từ hợp tác XENON, cho thấy người ta đã loại trừ rất nhiều giải thích khả thi về vật chất tối đối với tín hiệu DAMA. Hơn nữa, họ cũng còn rất nhiều dữ liệu cần phải phân tích. Tuy nhiên, chìa khóa thực sự sẽ là một kiểu xác minh độc lập. Để có thể cung cấp được những dữ liệu này, một bản sao thí nghiệm DAMA đang được xây dựng tại Nam Cực.
Những quan sát mâu thuẫn nhau không hẳn là một cuộc tranh cãi ở thời điểm hiện tại. Trong trường hợp phát hiện vật lý thiên văn, bạn cần phải loại trừ rất nhiều tín hiệu nền khỏi những thí nghiệm này.

Ảnh concept về độ lệch mặt phẳng quỹ đạo hệ Mặt Trời với Dải Ngân Hà.

Ý tưởng cơ bản sau những thăm dò này là một hạt vật chất tối đôi khi có thể va chạm với những hạt cơ bản khác. Sự dội lại tín hiệu từ va chạm ấy có thể gây ra những điều sau: phát nhiệt, phát quang nếu hạt nhân bất ngờ di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng cục bộ (ánh sáng di chuyển trong vật chất chậm hơn trong chân không), hoặc phát quang bằng cách tách rời một vài electron khỏi nguyên tử. Tất cả những biến cố này cũng có thể được tạo ra bởi hoạt động phóng xạ nền, các tia vũ trụ trong không gian và các yếu tố không mong muốn khác.
Việc loại trừ những biến cố này không chỉ đòi hỏi sự hiểu biết mức độ thường xuyên xảy ra, mà còn đòi hỏi vật liệu bạn dùng để làm cảm biến đáp lại những khả năng khác nhau này phải có độ nhạy cao nữa. Điều đó nghĩa là quá trình này có độ bất ổn khá cao. Máy thăm dò XENON được vận hành lần cuối cùng là để dành riêng cho việc giảm bớt những bất ổn này.
Hợp tác XENON đang trên đà hoàn thành nâng cấp: các nhà nghiên cứu đang tăng cường kích thước các công cụ để chúng có thể chứa được 1 tấn xenon (một nguyên tố hoá học) lỏng trong khoang thăm dò (trước đó là 62kg xenon). Đồng thời, họ cũng hy vọng loại trừ được một lượng lớn các tín hiệu nền. Ở thời điểm hiện tại, người ta ghi nhận được 1 biến cố trên 10kg xenon mỗi năm, nhưng họ muốn giảm chúng xuống còn 1 biến cố trên 1 tấn xenon mỗi năm. Đó sẽ là một thành tựu đáng kể.

Sẽ cần nhiều thời gian hơn để các nhà vật lý loại bỏ các tham số "độ ồn" khỏi kết quả quan sát vật chất tối.

Nhiều xenon hơn, chúng ta sẽ hiểu cách xenon phản ứng với bức xạ nền hơn, giảm mức độ ồn tín hiệu hơn. Chương trình hợp tác XENON đang mong chờ một mùa 2016 bội thu. Tuy nhiên, đây vẫn chưa phải là giới hạn tham vọng của các nhà nghiên cứu. Họ vẫn đang trong giai đoạn lên kế hoạch nâng cấp XENON thành một thiết bị chứa được nhiều tấn xenon hơn nữa. Cuối cùng, họ muốn có thể tạo được quang phổ của vật chất tối, thứ đòi hỏi từ 1 đến 2 lần nâng cấp nữa. Những kế hoạch lớn cùng tương lai tươi sáng và đòi hỏi rất nhiều thời gian.

Cập nhật: 01/02/2016 Theo vnreview

Hé lộ hình ảnh đầu tiên về vật chất tối

21/01/2014  17:20 GMT+7

Lần đầu tiên, con người đã có thể tận mắt chứng kiến các dải vật chất tối bí ẩn, lẩn khuất phía dưới vũ trụ dễ quan sát bằng mắt thường.
 

Hình mô phỏng của máy tính về lưới vũ trụ, bao gồm các sợi vật chất (kể cả vật chất tối) kết nối với nhau. Ảnh: Daily Mail

Vật chất tối được coi là đóng vai trò quyết định đối với các giả thuyết nhằm lý giải cách vũ trụ đang giãn nở và cách các thiên hà tương tác với nhau. Mãi tới hiện nay, các nhà thiên văn học mới tạo ra được những hình ảnh trực tiếp đầu tiên về một phần hệ thống vật chất tối, sử dụng một chuẩn tinh như nguồn chiếu sáng.
Chuẩn tinh là một loại nhân thiên hà hoạt động, phát ra bức xạ cường độ cao dưới sự hỗ trợ của một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của thiên hà. Chuẩn tinh được các nhà thiên văn sử dụng nằm cách Trái đất 10 tỷ năm ánh sáng, đã rọi sáng một tinh vân khí khuếch tán khổng lồ, để lộ mạng lưới các sợi kết nối thiên hà trong một lưới vũ trụ.
Suốt nhiều năm qua, các nhà vũ trụ học đã dùng những mô phỏng của máy tính về cấu trúc vũ trụ để phát triển "mô hình chuẩn của vũ trụ học". Theo tính toán của họ, khi vũ trụ phát triển, vật chất trở nên bó cụm như một lưới vũ trụ khổng lồ, cấu tạo gồm các sợi và các nút dưới lực hấp dẫn.
Thông qua những kết quả mới nhất thu được từ kính viễn vọng Keck ở Hawaii, các nhà khoa học thuộc Đại học California (Mỹ) và Viện Thiên văn Max Planck (Đức) đã phát hiện một thiên thể vô cùng đặc biệt. "Nó rất lớn, ít nhất gấp 2 lần bất kỳ tinh vân nào từng được khám phá trước đó và nó vươn rộng ra ngoài môi trường của chuẩn tinh trong thiên hà", nhà nghiên cứu Sebastiano Cantalupo nói.
Mặc dù các kết quả quan sát ủng hộ bức ảnh mô phỏng của máy tính về một lưới vũ trụ, nhóm nghiên cứu nhận định, khi khuyếch tán trong tinh vân có thể nhiều hơn gấp 10 lần dự đoán. Sự thiếu chính xác này có thể do những hạn chế trong phân tích không gian của các mô hình hiện tại. Cụ thể là vì, các mô hình dựa trên lưới điện hiện tại đang thiếu khía cạnh nào đó của vật lý cơ bản về cách các thiên hà hình thành và tương tác với các chuẩn tinh.
Tuấn Anh(Theo Daily Mail)

Giải mã bí ẩn về vật chất tối

•      45
• 8.111

Các nhà khoa học Anh tin rằng, một loại hạt cơ bản hoàn toàn mới có thể lý giải bí ẩn về "vật chất tối", thứ vật chất được cho là chiếm phần lớn khối lượng của vũ trụ.

Giới khoa học nhận định, vật chất tối chiếm 26,8% tổng năng lượng - khối lượng kết hợp của vũ trụ, trong khi vật chất thông thường chỉ chiếm 4,9%. Xét riêng khối lượng, vật chất tối được cho là chiếm tới 84,5% vũ trụ.

Đối với các nhà thiên văn học, vật chất tối để lộ dấu vết của chúng thông qua cách lực hấp dẫn của chúng tác động đến các ngôi sao và thiên hà, giúp họ kết nối chúng với nhau và xác lập cấu trúc của vũ trụ. Dấu vết của vật chất tối cũng có thể nhìn thấy được trong nền vi sóng vũ trụ (CMB), những gì còn sót lại sau vụ nổ Big Bang.

Tuy nhiên, bất chấp vô số nỗ lực của giới nghiên cứu, cho tới nay vẫn chưa có ai từng quan sát được trực tiếp vật chất tối.

Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Southampton (Anh) vừa đề xuất giả thuyết về một loại hạt cơ bản hoàn toàn mới cho vật chất tối. Họ tin rằng, bản chất của loại hạt giả thuyết này có thể là lí do tại sao cho tới nay vẫn chưa ai có thể phát hiện trực tiếp thứ vật chất bí ẩn này.

Hạt giả thuyết mới có khối lượng chỉ khoảng 0,02% khối lượng của một electron. Mặc dù không tương tác với ánh sáng, nhưng nó tương tác mạnh mẽ một cách đáng kinh ngạc với vật chất bình thường và thậm chí không thể xâm nhập vào bầu khí quyển Trái đất.

Nếu các phỏng đoán trên là đúng, các hạt vật chất tối ít có khả năng bị các máy dò đặt trên Trái đất phát hiện.

"Nghiên cứu của chúng tôi quy tụ nhiều lĩnh vực vật lý khác nhau: vật lý lý thuyết hạt, thiên văn học quan sát bằng tia X và quang học lượng tử thử nghiệm. Hạt chúng tôi đề xuất nghe có vẻ điên rồ, nhưng hiện dường như không có thử nghiệm hoặc quan sát nào có thể bác bỏ nó. Vật chất tối là một trong các vấn đề quan trọng, chưa được giải mã trong vật lý hiện đại và chúng tôi hy vọng, đề xuất của chúng tôi sẽ gợi nguồn cảm hứng cho các nhà khoa học khác phát triển lý thuyết hạt cho thiết và thậm chí là các cuộc kiểm tra bằng thí nghiệm", tiến sĩ James Bateman, một thành viên nhóm nghiên cứu của Đại học Southampton, nói.

Ông Bateman và các cộng sự hy vọng kết hợp một nghiên cứu về loại hạt giả thuyết mới vào một thí nghiệm không gian có liên quan.

Dự án Các thiết bị cộng hưởng lượng tử vĩ mô (Maqro) sẽ được xúc tiến nhằm kiểm tra các hiện tượng lượng tử, tức là hành vi kỳ lạ của các hạt hạ nguyên tử, ở mức quy mô lớn hơn. Trong thử nghiệm này, một hạt nano lơ lửng trong không gian sẽ được dùng để xem liệu vị trí của nó có bị luồng chảy vật chất tối làm thay đổi hay không.

Cập nhật: 06/02/2015 Theo Vietnamnet, Daily Mail, Space

Ông hoàng vật lý Hawking nói về vật chất tối

23/04/2013  06:00 GMT+7

Nhà vât lý thiên tài người Anh cho rằng, bước đột phá tiếp theo trong vật lý học sẽ xảy ra trong lĩnh vực nghiên cứu về vật chất tối và năng lượng tối.
Nhà vật lý nổi tiếng thế giới Stephen Hawking, trong bài giảng của mình về Nguồn gốc của vũ trụ tại Viện Công nghệ California ở Pasadena (Mỹ) cho biết, lĩnh vực chuyên môn nào được dự kiến là sẽ mang lại những đột phá khoa học.

Ông Hawking nói với báo Los Angeles Times rằng: "Một mắt xích mà vũ trụ học chưa tìm ra được là bản chất của vật chất tối và năng lượng tối. Vật chất thông thường chỉ chiếm 5%  vũ trụ còn lại 27% là vật chất tối và 67% năng lượng tối”.
Bản chất của năng lượng tối và vật chất tối là một trong những bí ẩn lớn nhất của khoa học hiện đại. Vật chất tối là một chất giả định, lần đầu tiên xuất hiện trong các công trình của những nhà vật lý lý thuyết trong những năm 70 của thế kỷ trước để giải thích sự phân bố bất thường về tốc độ chuyển động của các ngôi sao và các chất khí trong thiên hà.
Kết quả nghiên cứu của họ đã chứng minh rằng chuyển động này xảy ra dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn mạnh, và không thể giải thích được bằng các vật chất có thể  nhìn thấy.
Vật chất tối làm tăng khối lượng của các thiên hà. Nó không phát ra, không hấp thụ và không phản chiếu ánh sáng. Theo một giả thuyết được thừa nhận, nó tràn đầy thiên hà hệ Mặt trời và, tất nhiên, một phần của nó đi qua Trái đất.
Năng lượng tối, không thể đo một cách trực tiếp, đang làm vũ trụ giãn nở. Các nhà khoa học tin rằng nếu không có năng lượng tối thì dưới tác động của lực hấp dẫn, vũ trụ sẽ "nổ tung".
Bảo Châu (Theo utro.ru)

 

Bí ẩn về vật chất tối đã được giải mã?

08/04/2014  17:17 GMT+7

Suốt nhiều thập kỷ qua, giới thiên văn học luôn cố gắng tìm ra vật chất tối - thứ vật chất vô hình được cho là chiếm phần lớn trong vũ trụ, chính xác là gì. Một nghiên cứu mới, sử dụng dữ liệu từ kính viễn vọng không gian Fermi của Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) rốt cuộc có thể cung cấp một vài câu trả lời.

Ảnh mô phỏng trung tâm của dải Ngân hà hé lộ, sự phát tỏa quá mức các tia gamma có thể là kết quả va chạm của các hạt vật chất tối. Ảnh: Daily Mail

Giáo sư Dan Hooper và các đồng nghiệp tại Phòng thí nghiệm quốc gia Fermi ở Illinois, Mỹ đã nghiên cứu một dấu hiệu ở trung tâm dải Ngân hà của chúng ta kể từ năm 2009. Họ hiện tin rằng, dấu hiệu bao gồm hệ thống các tia gamma với bức xạ năng lượng cực cao này do các hạt vật chất tối va chạm với nhau sinh ra.
Khi các hạt vật chất phá hủy lẫn nhau, chúng giải phóng các tia gamma vào không gian, làm gia tăng ánh sáng rực rỡ rõ thấy ở trung tâm của dải Ngân hà. Khám phá tương tự ở các thiên hà lùn lân cận (những thiên hà nhỏ hơn dải Ngân hà của chúng ta) có thể càng củng cố giả thuyết mới là đúng.
"Đây là dấu hiệu thuyết phục nhất về các hạt vật chất tối mà chúng ta từng thu được", giáo sư Hooper nhấn mạnh.
Để xác thực phát hiện của mình, nhóm của giáo sư Hooper đã phải loại bỏ các khả năng khác về dấu hiệu, kể cả khả năng các tia gamma do một ẩn tinh xa xôi hoặc một ngôi sao quay nhanh sản sinh ra. Họ nhận thấy, các tia gamma tạo ra phạm vi hoạt động trải dài gần 10.000 năm ánh sáng, bác bỏ khả năng ẩn tinh là nguồn phát xạ.
Nếu khám phá của nhóm Hooper rốt cuộc là đúng, nó sẽ làm nảy sinh một số câu hỏi hóc búa về vật chất tối.
Trước đây, các nhà khoa học từng cho rằng, vật chất tối ra đời từ một loại hạt giả thuyết có tên gọi là "hạt lớn tương tác yếu" (WIMP). Dẫu vậy, nếu vật chất tối đang được tạo thành và va chạm ở trung tâm của thiên hà, nó nhiều khả năng sẽ là một loại hạt nặng hơn nhiều. Điều này sẽ gây ngờ vực đối với một số bằng chứng thu được từ những thí nghiệm trước đây trên Trái đất về vật chất tối.
Tuấn Anh(Theo New Scientist, Daily Mail)