Giải đáp 1001 thắc mắc: Vật chất tối nóng hay lạnh?

Các nhà khoa học cho rằng, vật chất tối trong vũ trụ là thành phần khởi đầu để tạo ra các thiên hà đầu tiên trong vũ trụ.

Ngay sau Vụ nổ Big Bang, các hạt vật chất tối kết tụ lại với nhau trong các lực hấp dẫn, lực kéo khí xung quanh vào lõi của chúng, qua thời gian nguội dần và ngưng tụ thành các thiên hà đầu tiên.

Mặc dù vật chất tối được coi là xương sống của vũ trụ, các nhà khoa học biết rất ít về bản chất của nó, vì dạng vật liệu này rất khó phát hiện.

Nguồn ảnh: ESA.

Giờ đây, các nhà khoa học tại MIT, Đại học Princeton và Đại học Cambridge phát hiện, vũ trụ sơ khai và các thiên hà đầu tiên sẽ trông rất khác nhau tùy thuộc vào bản chất của vật chất tối.

Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã mô phỏng sự hình thành thiên hà ban đầu sẽ trông như thế nào nếu vật chất tối có các dạng trạng thái khác nhau.

Trong kịch bản được nhiều người tán thành nhất, vật chất tối có ở dạng lạnh, được tạo thành từ các hạt chuyển động chậm, ngoài các hiệu ứng hấp dẫn, hạt này hầu như không có tương tác với vật chất thông thường.

Còn vật chất tối nóng thì được cho là một phiên bản nhẹ hơn và có phân tử di chuyển nhanh hơn vật chất tối lạnh. Và vật chất tối mờ, một khái niệm tương đối mới, là một thứ hoàn toàn khác, bao gồm các hạt siêu nhẹ, mỗi hạt có khối lượng khoảng 1 octillionth.

Trong các mô phỏng của họ, các nhà nghiên cứu phát hiện, nếu vật chất tối lạnh, thì các thiên hà trong vũ trụ sơ khai sẽ hình thành trong các halo gần như hình cầu. Nhưng nếu bản chất của vật chất tối là nóng, vũ trụ sơ khai sẽ trông rất khác biệt, với các thiên hà hình thành đầu tiên trong các sợi tơ giống như phần đuôi mở rộng.

Trong một vũ trụ mờ, những sợi tơ này sẽ xuất hiện một cách kỳ lạ, giống như những chuỗi ánh sao kéo dài.

Trong khi vật chất tối vẫn chưa được phát hiện trực tiếp, giả thuyết mô tả vật chất tối là lạnh đã chứng minh thành công trong việc mô tả cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ hiện đại quan sát được.

Do đó, các mô hình hình thành thiên hà dựa trên giả định phần lớn cho rằng vật chất tối là ở dạng lạnh.