Một nghiên cứu mới vừa hé lộ khả năng gây kinh ngạc: vật chất tối có thể đang trôi nổi giữa Trái Đất và các ngôi sao xa xôi, tạo ra hiệu ứng mờ ánh sáng như những chiếc “đèn chụp vũ trụ”. Nếu hiện tượng này được xác nhận, nó có thể giúp nhân loại tiến gần hơn đến việc giải mã thành phần cấu tạo của thứ chiếm tới 85% tổng vật chất trong vũ trụ nhưng gần như vô hình: vật chất tối.
Trong khi phần lớn lý thuyết hiện nay cho rằng vật chất tối không tương tác với ánh sáng, nhóm nghiên cứu do Melissa Diamond (Đại học Queen’s, Canada) lại đề xuất rằng có thể tồn tại những dạng vật chất tối tương tác yếu với ánh sáng. Những khối vật chất tối dạng này, nếu đủ lớn và đặc, có thể hấp thụ hoặc làm lệch ánh sáng, gây nên hiệu ứng ánh sáng bị mờ – tương tự như khi đèn bị che bởi một tấm vải mỏng.
Diamond giải thích: “Vật chất tối có thể tạo thành các đám mây lớn, gọi là MACHOs (Massive Astrophysical Compact Halo Objects). Nếu một đám mây như vậy đi ngang qua giữa Trái Đất và một ngôi sao, ánh sáng từ ngôi sao đó sẽ bị mờ đi trong chốc lát.”
Điều đặc biệt là các MACHOs không giống các ứng viên vật chất tối vô hình khác – chúng được cho là làm từ vật chất baryon (giống như vật chất tạo nên sao, hành tinh và con người), và do đó có thể tương tác một phần với ánh sáng.
Hiện tại, giới thiên văn thường săn tìm các MACHOs thông qua hiện tượng thấu kính hấp dẫn vi mô (gravitational microlensing) – khi vật thể có khối lượng lớn đi qua giữa Trái Đất và một ngôi sao, làm ánh sáng từ sao bị uốn cong và tạm thời sáng hơn. Tuy nhiên, với những đám vật chất tối quá “phồng” hoặc phân tán, hiệu ứng thấu kính sẽ quá yếu để phát hiện. Lúc này, hiệu ứng mờ sáng – hay “đèn chụp” – có thể trở thành công cụ thay thế lý tưởng.
“Ưu điểm của phương pháp này là nó cho phép chúng ta dò tìm các dạng vật chất tối mà các kỹ thuật hiện tại không thể phát hiện,” Diamond cho biết.
Hiện tượng mờ sáng có thể được ghi nhận trong dữ liệu của các khảo sát thiên văn lớn như OGLE – vốn được thiết kế để phát hiện sự tăng sáng sao. “Chúng ta có thể tận dụng kho dữ liệu hiện có của các khảo sát này để tìm kiếm dấu hiệu mờ sáng,” Diamond đề xuất. “Nó cho phép chúng ta ‘đào sâu’ dữ liệu cũ theo hướng mới, mà không cần chi phí bổ sung.”
Tuy vậy, việc phân biệt hiện tượng mờ sáng do vật chất tối gây ra với các vật thể thông thường như hành tinh, sao mờ hoặc đám mây khí vẫn là một thách thức lớn. Diamond cho biết nhóm nghiên cứu đang xây dựng các mô hình để so sánh tần suất mờ sáng do các đối tượng thiên văn thông thường gây ra với tần suất kỳ vọng của các MACHOs.
“Chúng tôi sẽ phân tích cách ánh sáng của ngôi sao thay đổi theo thời gian khi một vật thể đi ngang qua,” cô nói. “Ví dụ, một hành tinh có thể làm ngôi sao mờ đột ngột và rõ ràng, còn vật chất tối sẽ làm ánh sáng mờ dần và có thể mờ không đều do bán trong suốt.”
Dù phát hiện hay không, kết quả vẫn sẽ mang ý nghĩa lớn đối với ngành vật lý hiện đại. “Nếu ta thấy được hiệu ứng đèn chụp, điều đó sẽ giúp xác định vật chất tối có thể là gì – điều đó thật sự rất đáng phấn khích. Nhưng nếu không thấy, điều đó cũng đáng giá, vì nó giúp loại trừ một khả năng,” Diamond chia sẻ.
Nghiên cứu này được đăng trên tạp chí Physical Review Letters vào tháng 4 và đang mở ra một hướng đi mới trong cuộc săn tìm lời giải cho một trong những bí ẩn vĩ đại nhất của vũ trụ: bản chất của vật chất tối.