Một nửa lượng vật chất bình thường trong vũ trụ trước đây vắng mặt trong các quan sát mà không ai lí giải được, nay cuối cùng đã được tìm thấy. Vật chất này được làm từ proton, neutron và electron như bình thường, nhưng chưa từng có mặt trong những quan sát trước đây về các thiên hà và sao, mặc dù các phép tính đề xuất rằng nó phải tồn tại.
Hai đội nghiên cứu độc lập đã tìm thấy lượng vật chất vắng mặt này – gồm các hạt gọi là baryon – nó kết nối các thiên hà qua những sợi khí nóng, khuếch tán. Nó khác với vật chất tối, đối tượng mà sự tồn tại cho đến nay vẫn còn là một bí ẩn.
“Bài toán baryon còn thiếu đã được giải,” phát biểu của Hideki Tanimura tại Viện Thiên văn Vật lí Không gian ở Orsay, Pháp. Đứng đầu đội nghiên cứu kia là Anna de Graaff tại Đại học Edinburgh ở Anh.
Vì chất khí ấy quá mong manh và không đủ nóng cho kính thiên văn tia X phát hiện, cho nên trước đây chưa có ai nhìn thấy nó.
Những kết nối còn thiếu trong vũ trụ
Vì thế hai nhóm nghiên cứu phải tìm một cách khác để chứng minh nó thật sự hiện diện ngoài kia. Để làm việc này, hai đội khai thác một hiện tượng gọi là hiệu ứng Sunyaev-Zel’dovich xảy ra khi ánh sáng tàn dư từ vụ nổ lớn đi qua chất khí nóng. Khi ánh sáng truyền đi, một phần của nó tán xạ khỏi các electron trong chất khí, để lại một đốm mờ trong bức xạ nền vi sóng vũ trụ - ảnh chộp nhanh của chúng ta về những tàn dư của sự ra đời của vũ trụ.
Hồi năm 2015, người ta đã sử dụng các số liệu thu thập từ vệ tinh Planck để lập một bản đồ về hiệu ứng này trong toàn vùng vũ trụ quan sát được. Vì các tua của chất khí giữa các thiên hà quá loãng, nên những vết mờ mà chúng gây ra quá nhạt để nhìn thấy trực tiếp trên bản đồ Planck.
Hai đội đã lựa chọn từ Trạm quan sát Bầu trời Số Sloan những cặp thiên hà được kì vọng có kết nối bởi một dải baryon. Họ đã sắp xếp các tín hiệu Planck cho những vùng giữa các thiên hà đó, đem lại những dải mờ nhạt có thể nhìn thấy đồng loạt.
Đội Tanimura đã sắp xếp dữ liệu về 260.000 cặp thiên hà, còn nhóm de Graaff sử dụng hơn một triệu cặp. Cả hai đội đều tìm thấy bằng chứng rõ ràng cho các sợi tóc chất khí. Nhóm Tanimura tìm thấy chúng có mật độ gần gấp ba lần giá trị trung bình cho vật chất bình thường trong vũ trụ (arxiv.org/abs/1709.05024), còn nhóm de Graaff tìm thấy chúng có mật độ gấp sáu lần – tức là xác nhận chất khí trong những vùng này đủ dày đặc để tạo thành những sợi tóc (arxiv.org/abs/1709.10378v1).
Như vậy, sau hàng thập kỉ dự đoán, việc tìm thấy các baryon bổ sung đã xác nhận một số giả thuyết của chúng ta về vũ trụ.
“Khám phá này tiến một chặng đường xa đến chỗ cho thấy nhiều ý tưởng của chúng ta về sự hình thành các thiên hà các cấu trúc trong lịch sử của vũ trụ là hết sức đẹp,” phát biểu của Ralph Kraft tại Trung tâm Thiên văn Vật lí Smithsonian ở Massachusetts.
Nguồn: New Scientist
