Hình ảnh đầu tiên về mạng lưới vật chất tối, thứ kết nối các thiên hà lại với nhau

Vũ trụ, bạn có thể tưởng tượng đó là một khoảng bóng màu đen khổng lồ với lốm đốm hàng tỷ thiên hà, trong mỗi thiên hà lại chứa hàng tỷ ngôi sao khác nhau.

Sự thật còn kỳ lạ hơn, vũ trụ được hình thành bởi các thiên hà riêng biệt kết nối với nhau thông qua các mạng lưới khổng lồ tạo nên những liên thiên hà, các mạng lưới này lại được tạo thành từ những sợi vô hình của vật chất tối. Và nếu bạn cảm thấy khó có thể tưởng tượng ra chúng thì giờ đây, bằng cách khéo léo sử dụng thấu kính hấp dẫn, các nhà khoa học đã cho chúng ta thấy được một số hình ảnh đầu tiên về loại vật chất này.

Một nhóm các nhà thiên văn học tại trường Đại học Waterloo ở Canada đã sử dụng hiệu ứng bẻ cong không gian của vật chất tối để có thể nhìn thấy những thứ tưởng như vô hình. Bằng cách kết hợp những nhóm thiên hà hoạt động như các thấu kính với bản ghi dữ liệu về nguồn sáng phía sau chúng để tạo ra hình ảnh về vật chất tối.

Có lẽ nên nói qua về vật chất tối: sử dụng một số loại kính thiên văn, thứ mà bạn có thể trực tiếp nhìn thấy chỉ là khoảng 5% trong vũ trụ quan sát được. 68% tiếp theo (nếu tồn tại) là một loại năng lượng có khuynh hướng làm tăng tốc độ giãn nở của vũ trụ. Cũng vì hiểu biết về loại lực này còn rất ít nên nó được biết tới là “năng lượng tối”.

Năng lượng tối và vật chất tối là hai thứ khác nhau. Vật chất tối chiếm khoảng 27% trong vũ trụ quan sát được, và cũng giống như năng lượng tối, chúng ta có thể nhìn thấy những ảnh hưởng của nó nhưng lại hiểu biết rất ít về thứ đã gây ra các ảnh hưởng này.

Ảnh hưởng đó về cơ bản là trọng lực. Nhưng hầu hết vật chất có khối lượng sẽ phát ra hoặc hấp thụ bức xạ điện từ, hay ít nhất là tương tác với lực hạt nhân, thì vật chất tối lại ngồi im lặng, tạo ra một thứ bao quanh vũ trụ nhưng lại chẳng phản ứng với bất cứ thứ gì.

Cho đến nay, chúng ta đã biết rằng vật chất thông thường và vật chất tối có xu hướng kết hợp với nhau để tạo thành một thể thống nhất (các thiên hà và ngôi sao), với vật chất tối phổ biến hơn đã tạo thành những “quầng” bao quanh các ngôi sao, những đám mây bụi.

Chúng ta cũng biết rằng, ở một số nơi trong vũ trụ rộng lớn, vật chất tối không chiếm đa số. Lúc này, chúng trông như những sợi dây kéo một phần vũ trụ vào những mạng lưới do sự giãn nở của vũ trụ. Điều đó có nghĩa là các thiên hà có xu hướng ổn định dọc theo các luồng này, tạo thành những siêu thiên hà liên kết với nhau.

Biết được vật chất tối nằm giữa các thiên hà trong vũ trụ là một việc, có thể nhìn thấy vật chất tối lại là việc khác.

“Suốt hàng thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã dự đoán sự tồn tại của vật chất tối giữa các thiên hà giống như một mạng lưới kiến trúc thượng tầng kết nối các thiên hà với nhau”, nhà nghiên cứu Mike Hudson nói. “Hình ảnh này đã đưa chúng ta vượt lên sự dự đoán, vật chất tối giờ đã trở thành thứ có thể nhìn thấy và đo lường được.”

Khi ánh sáng của ngôi sao đi qua một khối lượng, chẳng hạn như một thiên hà, ánh sáng trở thành một đường cong và các vết lõm tạo ra hiệu ứng cong của trọng lực. Bằng cách kết hợp các hình ảnh của 23.000 cặp thiên hà cách khoảng 4,5 tỷ năm ánh sáng, các nhà thiên văn học đã có thể sử dụng những khác biệt nhỏ để tạo ra một bản đồ tương đối chi tiết về các cây cầu được tạo ra bởi vật chất tối kết nối các thiên hà.

“Bằng kỹ thuật này, chúng ta không chỉ có thể nhìn thấy những sợi vật chất tối trong vũ trụ, mà còn nhìn thấy quy mô của các sợi vật chất tối kết nối các thiên hà lại với nhau”, Epps nói.

Khám phá đã cung cấp thêm một cái nhìn rõ nét hơn về vũ trụ hiện nay, đồng thời có thể giúp các nhà khoa học biết được hình dạng của loại vật chất bí ẩn này hoặc cho chúng ta biết thêm về cách mà vũ trụ đã phát triển như thế nào.

Tham khảo Sciencealert