Mục lục
Vũ trụ được cấu tạo từ gì?
| Thành phần | Tỷ lệ |
|---|---|
| Năng lượng tối | ~68% |
| Vật chất tối | ~27% |
| Vật chất thông thường | ~5% |
Điều đáng kinh ngạc là phần vũ trụ chúng ta thực sự nhìn thấy chỉ là một phần rất nhỏ của tổng thể.
Vật chất tối được phát hiện như thế nào?
Tốc độ quay của các thiên hà
Khi đo chuyển động của các ngôi sao ở rìa thiên hà, các nhà thiên văn phát hiện chúng quay nhanh hơn nhiều so với dự đoán.
Nếu chỉ có lượng vật chất nhìn thấy được, các ngôi sao ngoài rìa đáng lẽ phải quay chậm hơn.
Điều này gợi ý rằng thiên hà được bao quanh bởi một lượng lớn vật chất vô hình, gọi là vật chất tối.
Thấu kính hấp dẫn
Theo thuyết tương đối rộng, khối lượng có thể bẻ cong ánh sáng.
Khi đo độ méo của ánh sáng từ các thiên hà xa, các nhà khoa học nhận thấy tổng khối lượng thực tế lớn hơn rất nhiều so với lượng vật chất phát sáng quan sát được.
Vật chất tối là gì?
Hiện nay:
Chúng ta biết vật chất tối tồn tại, nhưng chưa biết nó là gì.
Nhiều giả thuyết đã được đề xuất:
- WIMP (hạt nặng tương tác yếu).
- Axion.
- Neutrino vô sinh.
- Lỗ đen nguyên thủy.
Tuy nhiên, chưa có ứng viên nào được xác nhận.
Năng lượng tối được phát hiện như thế nào?
Năm 1998, các nhà thiên văn quan sát những siêu tân tinh loại Ia ở rất xa để đo tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Họ chờ thấy vũ trụ giãn nở chậm dần do hấp dẫn.
Kết quả lại hoàn toàn ngược lại:
Vũ trụ đang giãn nở ngày càng nhanh.
Để giải thích hiện tượng này, các nhà khoa học đưa ra khái niệm năng lượng tối.
Năng lượng tối có gì đặc biệt?
Khác với vật chất tối tập trung quanh các thiên hà, năng lượng tối:
- Phân bố gần như đồng đều trong không gian.
- Không tụ lại thành đám vật chất.
- Hoạt động như một hiệu ứng đẩy làm tăng tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Chính vì không gian trống chiếm phần lớn vũ trụ nên dù mật độ rất thấp, năng lượng tối vẫn trở thành thành phần thống trị.
Trận chiến kéo co của vũ trụ
Có thể hình dung vũ trụ đang tham gia một cuộc kéo co khổng lồ:
Vật chất tối
- Tăng lực hấp dẫn.
- Kéo các thiên hà và vật chất tụ lại.
- Giúp hình thành các cấu trúc lớn của vũ trụ.
Năng lượng tối
- Đẩy không gian giãn nở.
- Làm các thiên hà ngày càng xa nhau.
- Chiếm ưu thế trong vũ trụ hiện nay.
Trong hàng tỷ năm đầu, hấp dẫn thắng thế. Nhưng khi vũ trụ ngày càng loãng, năng lượng tối dần chiếm ưu thế và khiến sự giãn nở tăng tốc.
Bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại
Hiện nay các nhà khoa học:
✅ Biết vật chất tối tồn tại nhờ tác dụng hấp dẫn của nó.
✅ Biết năng lượng tối tồn tại nhờ ảnh hưởng của nó lên sự giãn nở vũ trụ.
❌ Nhưng chưa biết bản chất thật sự của cả hai.
🌌 Điều đáng ngạc nhiên nhất là toàn bộ sao, hành tinh, đại dương, sinh vật và con người chỉ chiếm khoảng 5% vũ trụ. Phần còn lại thuộc về hai thành phần vô hình mà khoa học hiện đại mới chỉ nhận ra sự tồn tại của chúng, chứ chưa hiểu chúng thực sự là gì.
Đọc thêm
Nguồn tham khảo
- [1]Vật chất tối và năng lượng tối — Thiên văn Việt Nam (VACA) — Đặng Vũ Tuấn Sơn (2010)
Ảnh: NASA/CXC/M. Weiss — Wikimedia Commons, Public domain.
