Nếu có một điều mà các nhà vật lý nghĩ rằng họ đã hiểu rõ về vật chất tối, thì đó là vì nó không phát ra bất kỳ loại bức xạ điện từ nào nên các hạt của nó không thể tương tác với các hạt của vật chất thông thường, những hạt hình thành nên các hành tinh, sao và thiên hà. , ngoại trừ thông qua trọng lực.
Nhưng một nghiên cứu mới được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Trường Nghiên cứu Cao cấp Quốc tế (SISSA) ở Ý, lần đầu tiên đã tìm thấy bằng chứng về sự tương tác trực tiếp giữa hai loại vật chất.
Trong một bài báo gần đây đăng trên tạp chí “Thiên văn học & Vật lý thiên văn”, trên thực tế, các nhà nghiên cứu cho rằng ở trung tâm của các thiên hà xoắn ốc có một khu vực khoa học rộng lớn được hình thành chủ yếu bởi các hạt vật chất tối trong
mà các hạt đó tương tác với các hạt của vật chất thông thường. Một cái gì đó đã xung đột trực tiếp với các lý thuyết thống trị.
Trong nghiên cứu, dẫn đầu bởi Gauri Sharma và Paolo Salucci của SISSA và Glen Van der Vev của Đại học Vienna, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra một số lượng lớn các thiên hà, từ những thiên hà gần nhất với chúng ta cách đây hơn 7.000 tỷ năm. ánh sáng xa xăm.
Theo các tác giả, nghiên cứu mới này thể hiện một bước tiến lớn trong sự hiểu biết của chúng ta về vật chất tối, loại chất khó nắm bắt mà các nhà vật lý đã theo đuổi không thành công trong nhiều thập kỷ. Vì nó không phát ra bất kỳ bức xạ nào nên vật chất tối không thể được phát hiện trực tiếp bằng kính thiên văn. Nhưng các nhà khoa học biết nó tồn tại vì những tác động hấp dẫn mà chúng gây ra lên vật chất thông thường mà chúng ta có thể nhìn thấy. Giàu gấp 4 lần vật chất hình thành nên các ngôi sao và thiên hà, vật chất tối được coi là “bộ khung” của Vũ trụ. Không có nó, các thiên hà và cấu trúc lớn mà chúng ta quan sát không thể tồn tại.
“Sự hiện diện vượt trội của nó trong tất cả các thiên hà – Gauri Sharma giải thích – xuất phát từ thực tế là các ngôi sao và khí hydro chuyển động như thể chúng bị chi phối bởi một nguyên tố vô hình.” Và cho đến nay, những nỗ lực quan sát “nguyên tố” đó đều tập trung vào các thiên hà gần đó.
So sánh các thiên hà cổ đại
«Tuy nhiên, nhà nghiên cứu tiếp tục, trong nghiên cứu này, lần đầu tiên chúng tôi cố gắng quan sát và xác định sự phân bố khối lượng của các thiên hà xoắn ốc có hình thái giống như những thiên hà gần nhất, nhưng ở xa hơn nhiều, lên tới khoảng cách 7.000 triệu. của năm ánh sáng.
Về phần mình, Paolo Salucci cho biết thêm rằng “bằng cách nghiên cứu chuyển động của các ngôi sao trong khoảng 300 thiên hà xa xôi, chúng tôi phát hiện ra rằng những vật thể này cũng có quầng vật chất và rằng, bắt đầu từ trung tâm của thiên hà, quầng này thực sự có quầng tối”. vùng có mật độ không đổi. Nhân tiện, một đặc điểm đã được quan sát thấy trong các nghiên cứu nghiêm túc về các thiên hà gần đó, một số trong đó cũng là công trình của SISSA.
Ngày càng lớn hơn
Nghiên cứu mới tiết lộ rằng khu vực miền trung này có một điều hoàn toàn bất ngờ và không thể lường trước được trong cái gọi là “mô hình chuẩn của Vũ trụ học”. Đối với Sharma, "là kết quả của sự tương phản giữa các đặc tính của các thiên hà xoắn ốc ở gần và ở xa, nghĩa là giữa các thiên hà hiện tại và các thiên hà của chúng".
Tổ tiên từ bảy thiên niên kỷ trước, chúng ta đã có thể thấy rằng không chỉ có một vùng không thể giải thích được với mật độ vật chất tối không đổi mà kích thước của nó còn tăng theo thời gian, như thể những vùng này phải chịu một quá trình giãn nở liên tục và pha loãng. ." Một điều gì đó rất khó giải thích nếu, như lý thuyết hiện tại dự đoán, không có sự tương tác giữa các hạt vật chất tối và các hạt vật chất thông thường.
“Trong nghiên cứu của chúng tôi – Sharma cho biết thêm – chúng tôi cung cấp bằng chứng về sự tương tác giữa vật chất tối và vật chất thông thường mà theo thời gian, dần dần hình thành một vùng có mật độ không đổi từ trung tâm thiên hà ra bên ngoài.” Nhưng còn nhiều hơn thế nữa.
«Thật đáng ngạc nhiên – Salucci giải thích – khu vực với mật độ không đổi này sẽ mở rộng theo thời gian. Đó là một quá trình rất chậm, nhưng không thể thay đổi được. Lời giải thích đơn giản nhất là vào thời điểm ban đầu, khi thiên hà hình thành, sự phân bố vật chất tối trong quầng hình cầu phù hợp với dự đoán trên lý thuyết, với đỉnh mật độ ở trung tâm. Sau đó, một đĩa thiên hà đặc trưng cho các thiên hà xoắn ốc được hình thành, được bao quanh bởi quầng sáng gồm các hạt vật chất tối cực kỳ dày đặc. Theo thời gian, hiệu ứng của sự tương tác mà chúng tôi đề xuất có nghĩa là các hạt này bị các ngôi sao bắt giữ hoặc bị đẩy ra phía ngoài của thiên hà, tỷ lệ thuận với thời gian và cuối cùng chạm tới các hạt của đĩa sao thiên hà, như chúng tôi mô tả. trong Điều”.
“Kết quả nghiên cứu – Sharma kết luận – đặt ra những câu hỏi quan trọng cho các kịch bản thay thế mô tả các hạt vật chất tối (ngoài Lambda-CDM, lý thuyết chủ đạo), chẳng hạn như vật chất tối nóng, vật chất tối tương tác và vật chất tối siêu nhẹ.”
Theo các nhà nghiên cứu, đặc tính của các thiên hà rất xa về không gian và thời gian “cung cấp cho các nhà vũ trụ học một cánh cổng thực sự để cuối cùng nghe được những bí ẩn của vật chất tối”.
